WO2004077886A1 - 有機電界発光素子 - Google Patents
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Abstract
陽極上に少なくとも発光層、電子注入輸送層及び陰極が設けられた、従来よりも長素子寿命の有機電界発光素子、ならびに従来よりも優れた白色度、高発光効率及び長素子寿命を持つ有機電界発光素子、これを用いたカラー表示装置を提供する。陽極１０上にホール注入輸送層１１、発光層１２、非発光層１３、電子注入輸送層１４及び陰極１５を順次積層する。また、陽極上にホール注入層、ホール輸送層、赤色発光層、青色発光層、電子輸送層、電子注入層及び陰極を順次積層する。
Description
明 細 書 有機電界発光素子
[技術分野]
本発明は、 陽極上に少なくとも発光層、 電子注入輸送層及び陰極が設けられた 有機電界発光素子に関する。 また、 本発明は、 陽極上に少なくとも有機発光層及 び陰極が順次設けられた有機電界発光素子に関する。
[背景技術]
従来、 対向する電極間に有機発光材料が含有された発光層を備え、 電極間に電 流を流すことで発光層から光 (エレクトロルミネヅセンス) が発せられる有機電 界発光素子 （有機エレクト口ルミネッセンス素子、 有機 E L素子） が知られてい る。 この発光層には以下の機能が要求される。
-電子注入機能
電極 （陰極） から電子を注入される機能。 電子注入性。
•ホール注入機能
電極 （陽極） からホール （正孔） を注入される機能。 ホール注入性。
-キャリア輸送機能
電子及びホールの少なくとも一方を輸送する機能。 キヤリア輸送性。
電子を輸送する機能は電子輸送機能 （電子輸送性） と言い、 ホールを輸送する 機能はホール輸送機能 (ホール輸送性) と言う。
-発光機能
注入 ·輸送された電子及びキヤリアを再結合させて励起子を発生させ、 基底状 態に戻る際に光を発する機能。
また、 上記各機能の一つ又は複数を担う層を発光層とは別に設け ¾従来技術も 知られている。 例えば、 電子注入機能及び電子輸送機能を担う層 （電子注入輸送 層） を設ける従来技術も知られている (例えば特閧 2 0 0 2 - 1 6 4 1 7 4号公 報を参照。）。 このように発光層とは別に電子注入輸送層を設けることで （機能を 分離することで）、 一般に以下のような効果が得られる。
•駆動電圧が低くなる。
'陰極から発光層への電子注入が安定化するため、 長寿命化する。
-陰極と発光層との密着性が上がるため、 発光面の均一性を高くできる。
•陰極の突起などを被覆し、 素子欠陥を減少できる。
さらに、 近年、 有機電界発光素子への大きな期待として、 フルカラ一表示デバ ィスへの応用が挙げられる。 有機電界発光素子を用いてフルカラ一表示を行う一 つの方法として、 有機電界発光素子から発せられた白色光をカラーフィル夕によ り、 赤、 緑、 青の光に分ける方法が知られており、 ここで用いる有機電界発光素 子には、 以下のような特性が要求される。
•赤、 緑、 青の各発光強度のバランスが良好であること。
•発光効率が高いこと。
•素子寿命が長いこと。
そこで、 赤、 緑、 青の各発光強度のバランスが比較的良好な有機電界発光素子 として、 その陽極側から、 青色発光層及び緑色発光層が有機発光層として順次設 けられてなり、 かつ、 該緑色発光層は赤色発光ドーパントを含有する有機電界発 光素子が知られている （例えば、 特開平 7— 1 4 2 1 6 9号公報参照）。 [発明の開示]
しかしながら、 以上のように発光層とは別に電子注入機能や電子輸送機能を担 う層を設けた有機 E L素子も、 実用上十分な寿命 （素子寿命） を得ることは困難 であった。
また、 従来の白色光を発する有機電界発光素子は、 白色度が優れず、 発光効率 が低く、 素子寿命が短いという問題もあった。
本発明は、 上記問題点に鑑みなされたものであり、 陽極上に少なくとも発光層 、 電子注入輸送層及び陰極が設けられた有機電界発光素子の寿命 （素子寿命） を 従来よりも長くすることを目的とする。
また、 本発明は、 上記問題点に鑑み、 陽極上に少なくとも有機発光層及び陰極 が順次設けられた有機電界発光素子の白色度、 発光効率及び素子寿命を、 従来よ りも向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、 本発明に係る有機電界発光素子は、 陽極上に発光 層、 電子注入輸送層及び陰極が設けられ、 電子注入輸送層と発光層との間に、 電 子輸送性を備え、 かつ、 電子注入輸送層よりもホール輸送性が高い非発光層 （非 発光のキヤリァバランス調整層) が設けられたことを特徴とする。 なお、 電子注 入輸送層は単層で構成してもよく、 積層して構成してもよい。 例えば、 電子注入 層と電子輸送層とで電子注入輸送層を構成してもよい。
電子輸送性及びホール輸送性の高い/低いは、 例えば T i m e o f F 1 i g h t法 ( T O F ) 法によって知ることができる。 T O F法は、 電圧が加えられ た試料表面にパルス光を照射し、 パルス光によって発生したキヤリアが試料内 ( 層内) を移動した際に生じた過渡電流、 試料に加えた電圧及び試料の厚みから計 算できる、 キヤリアの移動度 ( c m2/V - s ) である。 具体的には、 電子輸送 性/ホール輸送性を測定する層単独の膜 （例えば 1 0〜2 0〃m程度の層） を作 製し、 当該膜を用いてキャリアの移動度を測定する。 各材料の電子輸送性 Zホー ル輸送性は、 当該材料のみを含有する層 （例えば 1 0 ~ 2 0 m程度の膜） を作 製し、 当該層を用いてキャリア移動度を測定し、 このキャリア移動度により電子 輸送性/ホール輸送性を評価した。 なお、 キャリア移動度を測定する際に印加す る電界の強度は、 有機 E L素子が実際に使用される際に印加される電界強度の範 囲内にあることを条件とする。
したがって、 上記有機電界発光素子には、 陽極上に発光層、 電子注入輸送層及 び陰極が設けられ、 電子注入輸送層と発光層との間に、 電子輸送性及びホール輸 送性を備えた非発光層が設けられ、 非発光層の T O F法で規定されるホール移動 度が、 電子注入輸送層の T 0 F法で規定されるホール移動度よりも高い有機電界 発光素子も含む。
本明細書において 「電子輸送性を備えている」 とは、 少なくとも発光層よりも 陽極側の部材 ·層と比べて電子輸送性が高いことを言い、 好ましくは発光層より も電子輸送性が高いことを言う。 当然、 電子注入輸送層の電子輸送性と同等以上 であってもよい。
また、 上記有機電界発光素子の非発光層は、 電子輸送性がホール輸送性よりも 高い （勝っている、 大きい） とよい。 例えば、 非発光層を、 T 0 F法で規定され
るホール移動度よりも T 0 F法で規定される電子移動度が高くなるようにすると 好ましい。
さらに、 第一又は第二の有機電界発光素子は、 非発光層が以下の （ィ） 又は （ 口） の材料を含有しているとよい。
(ィ） 電子輸送性を備え、 かつ、 電子注入輸送層よりもホール輸送性が高い材料 例えば、 電子輸送性及びホール輸送性を備え、 T O F法で規定されるホール移 動度が、 電子注入輸送層の T O F法で規定されるホール移動度よりも高い材料が cfi. れ
(口） 電子輸送性を備えた一又は複数の電子輸送性材料と、 電子注入輸送層より も高いホール輸送性を備えた一又は複数のホール輸送性材料。
例えば、 ホール輸送性材料は、 T O F法で規定される電子輸送性材料の電子移 動度よりも T 0 F法で規定されるホール移動度の方が高い一又は複数の材料が含 まれ 0
なお、 上記 （口） において、 電子輸送性材料の少なくとも一つが、 電子注入輸 送層に含有される材料の少なくとも一つと同じ材料であってもよく、 また Zさら に、 ホール輸送性材料の少なくとも一つが、 発光層に含有される材料の少なくと も一つと同じ材料であってもよい。
また、 上記 （口） において、 電子輸送性材料の電子輸送性が、 ホール輸送性材 料のホール輸送性よりも高いとよい。 例えば、 電子輸送性材料の T O Fで規定さ れる電子移動度が、 ホール輸送性材料の T◦ Fで規定されるホール移動度がより も高いとよい。
さらに、 本発明による有機電界発光素子は、 発光層がホール輸送性である、 つ まり電子輸送性よりもホール輸送性の方が高い素子に特に好適である。
なお、 本明細書におけるバイポーラ性材料とは、 ホール移動度と、 電子移動度 のいずれもが、 有機 E L素子が実際に使用される際に印加される電界強度の範囲 内において、 1 0 -8 c m2/V · s以上である材料であるとする。
また、 本発明に係る有機電界発光素子は、 陽極上に少なくとも有機発光層及び 陰極が順次設けられ、 有機発光層は、 陽極側から赤色発光層及び青色発光層が順
次設けられてなり、 かつ、 赤色発光層は、 緑色発光ドーパントを含有することを 特徴とする。
前記有機電界発光素子の発光スぺクトルが、 4 4 0 nm以上 4 9 0 nm以下、 5 1 0 nm以上 5 5 0 nm以下、 および 5 8 0 nm以上 6 8 0 nm以下の領域に 極大点を有することが好ましい。
前記赤色発光層と前記青色発光層との間に、 発光調整層を設けてもよい。 これ により、 白色度、 発光効率及び素子寿命がさらに向上する。 さらに、 前記青色発 光層の厚さは、前記赤色発光層の厚さよりも大きいことが好ましい。 ここで、 「発 光調整層」 とは、 発光材料の発光強度比を調整する層を意味する。
また、 前記赤色発光層は、 少なくとも一つの赤色発光ド一パントを含有するこ とが好ましい。
前記赤色発光層のホール移動度は、 前記青色発光層のホール移動度よりも高い ことが望ましい。
また、 本発明に係るカラー表示装置は、 前記有機電界発光素子と、 該有機電界 発光素子の発光スぺクトルの一部を吸収するする少なくとも一種類のフィル夕と を備えていることを特徴とする。 該有機電界発光素子の発光領域は、 該フィル夕 の透過領域内にあることが好.ましい。
本発明によれば、 陽極上に発光層、 電子注入輸送層及び陰極が設けられた有機 電界発光素子の寿命を、 本発明による構成を採用しない従来の有機電界発光素子 よりも長くすることができる。
また、 本発明によれば、 陽極上に少なくとも有機発光層及び陰極が順次設けら れた有機電界発光素子の白色度、 発光効率及び素子寿命を、 本発明による構成を 採用しない従来の有機電界発光素子よりも向上させることができる。
[図面の簡単な説明]
図 1は第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の層構成例を説明するための 断面図、
図 2は第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の変形例の層構成例を説明す るための断面図、
図 3は第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の変形例の層構成を示した断 面図、
図 4は第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の変形例の層構成を示した断 面図、
図 5は第二の実施の形態に係る有機電界発光素子の層構成例を説明するための 断面図、
図 6はカラ一表示装置の全体構成の概略構成図、
図 7は図 6のカラー表示装置に用いられる有機電界発光パネルの模式断面図、 図 8は図 6のカラ一表示装置に用いられる、 カラ一フィル夕の透過ピーク波長 及びこの半値幅、 並びに有機電界発光素子の発光ピーク波長及びこの半値幅を示 した表である。
[発明を実施するための最良の形態]
以下、 本発明の実施の形態に係る有機 E L素子ついて図面を参照しながら詳細 に説明する。
第一の実施の形態
《層構成》
第一の実施の形態に係る有機 E L素子は、 陽極上に少なくとも発光層、 非発光 層、 電子注入輸送層、 陰極が順次形成されて構成されている。 すなわち、 発光層 と電子注入輸送層との間に本発明に係る非発光層が設けられていることを特徴と する。
以下、 図 1に示す、 基板 2上に陽極 1 0が形成され、 陽極 1 0上にホール注入 輸送層 1 1、 発光層 1 2、 非発光層 1 3、 電子注入輸送層 1 4及び陰極 1 5が順 次形成された有機 E L素子に基づいて説明を行うが、 他の層構成も当然に採用で さる。
例えば、 ホール注入輸送層の機能、 すなわちホール注入機能及びホール輸送機 能を発光層に持たせ、 ホール注入輸送層を省略したり、 電子注入輸送層を、 電子 注入機能を担う電子注入層と電子注入機能を担う電子輸送層とに機能分離して積 層させたりすることも可能であり、 より具体的には以下のような層構成を採用す
ることもできる。
•陽極/ホール注入層/ホール輸送層/発光層 Z非発光層/電子輸送層ノ電子注 入層/陰極
•陽極/ホール注入層/ホール輸送層/発光層/非発光層/電子注入輸送層/陰 極
-陽極/ホール注入輸送層/発光層/非発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極 •陽極ノホール注入輸送層/発光層 /■非発光層/電子注入輸送層/陰極
-陽極/ホール輸送層/発光層/非発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極 •陽極/ホール輸送層/発光層/非発光層/電子注入輸送層/陰極
•陽極/発光層/非発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
-陽極/発光層 Z非発光層/電子注入輸送層 Z陰極
また、 以上の各層は、 それそれ上記した以外の機能を有していてもよく、 例え ば、 発光層は、 ホール輸送機能、 ホール注入機能、 電子注入機能及び z又は電子 輸送機能を備えていてもよい。
さらに、 上記以外の層を適宜設けることができる。
当然、 基板上に陰極から順次積層して有機 E L素子を形成することもできる。 なお、 本明細書においては、 非発光層と陰極との間に設けられる層をあわせて 電子注入輸送層と表記する。
まず、 非発光層について詳細に説明する。
《非発光層 1 3》
非発光層 1 3は、 電子注入輸送層 1 4と発光層 1 2との間に設けられ、 電子輸 送性を備え、 かつ、 電子注入輸送層 1 4よりもホール輸送性が高い、 発光機能を 担わない層である。
電子輸送性及びホール輸送性は、 例えば、 T O F法によって規定できる。 つま り、 非発光層 1 3は以下のような層とも言える。
• T O F法によって測定されたホール移動度が、 T O F法によって規定された電 子注入輸送層 1 4のホール移動度よりも高い層。
-キャリア (ホール及び電子) の発光層 1 2におけるパランスを調整する層 (キ ャリアバランス調整層）。
•発光機能を担わない層。
髓 >
本実施の形態に係る有機 E L素子は、 以上のような非発光層 1 3を備えている ために、 素子の寿命が従来よりも長くなる。 この理由 (機構) は、 下記機構 1や 機構 2のように推定できる。
(機構 1 )
ホールや励起子が電子注入輸送層 1 4に進入しにくくなるために、 電子注入輸 送層 1 4における劣化が従来よりも少なくなり、 結果として素子寿命が延びたと 考えることもできる。
従来の有機 E L素子では、 陽極側から発光層へ注入 ·輸送されたホールの一部 が、 発光層で電子と再結合せず、 電子注入輸送層へ進入していた。 一方、 電子注 入輸送層に含有される電子注入輸送材料は、 ホール輸送性が極めて低いため、 ホ ールに対する耐性が低い。 したがって、 電子注入輸送層にホールが進入すると、 電子注入輸送層又は当該層内の電子注入輸送材料が劣化していたと考えられる。 また、 従来の有機 E L素子では、 進入してきたホールと陰極側から注入 ·輸送 された電子とが再結合して励起子が発生したり、 発光層側から励起子が進入した りし、 この励起子によって電子注入輸送層又は当該層内の電子注入輸送材料が劣 化していたことも考えられる。
これに対し、 本実施の形態に係る非発光層 1 3は、 電子注入輸送層 1 4よりも ホール輸送性が高いため、 進入してきたホールや励起子に対する耐性が、 電子注 入輸送層 1 4よりも高い。
また、 非発光層 1 3は、 電子輸送性を有しているため、 電子注入輸送層 1 4か ら輸送された電子を発光層 1 2へ運ぶことができる。 つまり、 ホールと電子は、 ほとんどが発光層 1 2及び非発光層 1 3で再結合するので、 電子注入輸送層 1 4 で再結合されること、 及び電子注入輸送層 1 4にホールが進入することが、 非発 光層 1 3を有しない従来の素子よりも少なくなる。
このように、 ホールや励起子による劣化が激しい電子注入輸送層 1 4にホ一ル や励起子が進入しにくく、 かつ、 非発光層 1 3のホールや励起子に対する耐性が 電子注入輸送層 1 4よりも高いため、 非発光層 1 3及び電子注入輸送層 1 4の劣
化が、 従来の素子における電子注入輸送層 1 4の劣化よりも少なくなる。 その結 果、 本実施の形態に係る有機 E L素子は素子寿命が長くなつたと考えられる。
(機構 2 )
非発光層 1 3が、 ホール輸送性及び電子輸送性を有しているために、 電子注入 輸送層 1 4の界面 （陰極 1 5とは反対側の界面、 以下適宜 「電子注入輸送層 1 4 の界面」 と表記する) に励起子がたまる (存在確率が高くなる、 多くなる) こと が少なくなり、 電子注入輸送層 1 4の劣化が従来よりも少なくなる。 したがって 、 従来よりも素子寿命を長くできたとも考えることができる。
従来、 電子注入輸送層の界面及び界面近傍に励起子が多いと、 電子注入輸送層 が劣化しやすいことが知られている。
一方、 電子注入輸送層は、 前記したようにホール輸送性をほとんど有していな いため、 発光層から電子注入輸送層側へ輸送されたホールは電子注入輸送層界面 及び界面近傍に多く存在してしまう。 したがって、 このホールに、 陰極側から注 入 ·輸送された電子が結合し、 電子注入輸送層界面及び界面近傍で励起子が発生 してしまう。
したがって、 従来の有機 E L素子では、 電子注入輸送層の界面及び界面近傍に 励起子がたまりやすいため、 電子注入輸送層が劣化しやすく、 結果として十分な 素子寿命を得ることが困難であったと言える。
これに対し、 本実施の形態に係る非発光層 1 3は、 電子注入輸送層 1 4よりも 高いホール輸送性を備えているため、 ホールを、 非発光層 1 3と発光層 1 2との 界面 （及び界面近傍） から電子注入輸送層 1 4側へ輸送できる。 また、 非発光層
1 3は、 電子輸送性も備えているため、 電子注入輸送層 1 4から輸送された電子 を発光層 1 2へ輸送することができるとともに、 非発光層 1 3内を移動するホー ルを、 非発光層 1 3内で電子と再結合させて励起子にできる。 つまり、 電子注入 輸送層 1 4と非発光層 1 3の界面及び界面近傍に存在する励起子の量を、 従来の 非発光層 1 3が設けられていない有機 E L素子における電子注入輸送層と発光層 との界面及び界面近傍に存在する励起子の量よりも少なくできる。 このため、 本 実施の形態に係る有機 E L素子は、 電子注入輸送層 1 4における劣化が従来の有 機 E L素子よりも少なく、 結果として従来の有機 E L素子よりも寿命を長くでき
るとも考えられる。
なお、 以上の機構から、 非発光層 1 3は、 T O F法で規定された電子移動度を T O F法で規定されたホール移動度よりも高くするなどして、 ホール輸送性に対 して電子輸送性が高くなるようにするとよいということが言える。
このように構成すれば、 非発光層 1 3では、 発光層 1 2から進入したホールが 電子注入輸送層 1 4へ移動する量 スピードよりも、 電子注入輸送層 1 4から輸 送された電子が発光層 1 2へ移動する量/スピードの方が大きくできる。 そのた め、 電子注入輸送層 1 4内にホールや励起子が進入することがさらに少なくなり 、 また、 電子注入輸送層 1 4の界面及び界面近傍にホールがたまる （励起子の存 在確率が高くなる） ことがさらに少なくなる。 これによつて、 電子注入輸送層 1 4の劣化をより少なくでき、 有機 E L素子の素子寿命をさらに長くできる。 このように、 非発光層 1 3における電子移動度を高くすることで、 発光効率を より向上させることが可能になる。
さらに、 以上のように構成すれば、 発光層 1 2内でのホールと電子とが再結合 する比率を従来よりも高くできるため、 従来よりも発光効率を高くすることも可 能になる。
非発光層 1 3は、 単一の材料によって形成することもでき、 複数の材料によつ て形成することもできる。 以下、 非発光層 1 3に含有される材料と非発光層 1 3 の作製方法について説明する。
〈単一材料で構成〉
非発光層 1 3を単一の材料で作製する場合には、 非発光層 1 3に、 電子輸送性 を付与し、 かつ、 電子注入輸送層 1 4 (電子注入輸送層 1 4を構成する材料） よ りも高いホール輸送性を付与する材料が用いられる。 この材料は、 例えば、 電子 輸送性を備え、 T O F法で規定されたホール移動度が、 T O F法で規定された電 子注入輸送層 1 4のホール移動度よりも高い材料があり、 より具体的には以下の ような材料から選択することができる。
ジスチリルァリレーン誘導体、 ジスチリルベンゼン誘導体、 ジスチリルァミン 誘導体、 キノリノラート系金属錯体、 トリアリールァミン誘導体、 ァゾメチン誘 導体、 ォキサジァゾ一ル誘導体、 ビラゾロキノリン誘導体、 シロール誘導体、 ジ
力ルバゾール誘導体、 ォリゴチォフエン誘導体、 テトラフェニルブ夕ジェン誘導 体、 ベンゾピラン誘導体、 トリァゾール誘導体、 ベンゾォキサゾール誘導体、 ベ ンゾチアゾ一ル誘導体、 トリス （8—キノリノール） アルミニウム、 N , N ' —ビス ( 4 '—ジフエニルアミノー 4 —ビフエ二リル） — N , N '—ジフエニル ペンジジン、 4， 4， 一ビス （2 5 2 3 —ジフエ二ルビニル） ビフエニルなど。 このような材料の中でも、 非発光層 1 3を形成した際に発光を伴わない材料が 好適に選択される。 この理由は、 万一、 非発光層 1 3が発光した場合、 発光層 1 2の発光光の色度等を損なってしまうからである。
〈複数材料で構成〉
非発光層 1 3を複数の材料で作製する場合には、 少なくとも、 電子輸送性を備 えた一又は複数の電子輸送性材料と、 電子注入輸送層 1 4よりも高いホール輸送 性を備えた一又は複数のホール輸送性材料とが選択される。 なお、 ホール輸送性 材料は、 T O F法によるホール移動度が、 非発光層 1 3に含まれる電子輸送性材 料の T O F法によるホール移動度よりも高い材料としてもよい。
なお、 電子輸送性材料の電子輸送性をホール輸送性材料のホール輸送性よりも 大きくするとよい。 例えば、 T O F法で規定される電子輸送性材料の電子移動度 を、 T 0 F法で規定されるホール輸送性材料のホール移動度よりも大きくなるよ うに材料選択を行うと、 非発光層 1 3において電子移動度がホール移動度よりも 勝ったものになるため、 前記した効果を得ることができる。
電子輸送性材料としては、 以上の性質を有する材料であればよく、 例えば以下 のような材料の中から選択することもできる。
1， 3—ビス [ 5， 一 ( p - t e r t—プチルフエ二ル) - 1 , 3 , 4—ォキ サジァゾールー 2， —ィル] ベンゼンや 2— ( 4一ビフィ二ルイル) — 5— （4 一 t—ブチルフエニル） — 1 , 3 , 4—ォキサジァゾールなどのォキサジァゾ一 ル誘導体や； 3— ( 4 ' — t e r t—プチルフエニル） —4—フエニル— 5— ( 4 " —ビフエニル） 一 1 , 2， 4一トリァゾールなどのトリァゾ一ル誘導体など トリアジン誘導体、 ペリレン誘導体、 キノリン誘導体、 キノキサリン誘導体、 ジフエ二ルキノン誘導体、 ニトロ置換フルォレノン誘導体、 チォピランジオキサ
W 200
イ ド誘導体、 アントラキノジメタン誘導体、 チォピランジオキシド誘導体、 ナフ 夕レンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、 カルポジイミ ド、 フルォ レニリデンメタン誘導体、 アントラキノジメタン誘導体、 アントロン誘導体、 ジ スチリルビラジン誘導体など。
ビス ( 1 0—ベンゾ [ h ] キノリノラート） ベリリウム、 5—ヒドロキシフラ ボンのペリリゥム塩、 5—ヒドロキシフラボンのアルミニウム塩などの有機金属 錯体、 8—ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体など。 より具体的には 、 ォキシン （一般に 8—キノリノール又は 8—ヒドロキシキノリン） のキレート を含む金属キレートォキシノィ ド化合物、 例えばトリス （8—キノリノール） ァ ルミニゥムゃトリス （5 3 7—ジクロロ一 8—キノリノール） アルミニウム、 ト リス （5， 7—ジブロモ一 8—キノリノール） アルミニウム、 トリス （2—メチ ルー 8—キノリノール） アルミニウムなどが挙げられる。 また、 これらの金属錯 体の中心金属がインジウム、 マグネシウム、 銅、 カルシウム、 スズ又は鉛に置き 代わった金属錯体なども挙げられる。 メタルフリーあるいはメタルフタロシア二 ン又はそれらの末端がアルキル基、 スルホン基などで置換されているものも用い られる。
ホール輸送性材料としては、 以上の性質を備えた材料であればよく、 例えば以 下の材料を用いることもできる。
ジスチリルベンゼン誘導体、 ジスチリルァミン誘導体、 トリアリールアミン誘 導体、 ァゾメチン誘導体、 ジスチリルァリーレン誘導体、 ォキサジァゾ一ル誘導 体、 ジカルバゾール誘導体、 オリゴチォフェン誘導体、 テトラフエニルブ夕ジェ ン誘導体、 ベンゾピラン誘導体、 トリァゾール誘導体、 ベンゾォキサゾール誘導 体、 ベンゾチアゾ一ル誘導体など。
また、 ジスチリルァリレーン誘導体、 スチルベン誘導体、 力ルバゾール誘導体 、 トリァリ一ルァミン誘導体、 さらに好ましくは N , N '一ビス （4 '—ジフエ ニルァミノ一 4 ービフエ二リル） 一 N , N '—ジフエ二ルペンジジンが好まし く採用される。
以上に挙げたような材料の内、 前記同様の理由により、 非発光層 1 3を形成し た際に発光を行わない材料が適宜選択される。
なお、 電子輸送性材料の少なくとも一つが、 電子注入輸送層 1 4に含有される 材料/電子注入輸送層 1 4に用いることができる材料の少なくとも一つと同じ材 料であってもよい。 すなわち、 電子注入輸送層 1 4に含有される電子輸送性の材 料を電子輸送性材料として用いることもできる。
このような構成にしても素子寿命を長くできる (非発光層 1 4の劣化/非発光 層 1 4における電子輸送性材料の劣化を少なくできる） のは、 非発光層 1 4にホ ール輸送性材料を含有しているからである。 つまり、 ホール輸送性材料がホール 及び励起子に対する耐性を有するため、 非発光層 1 4は、 電子注入輸送層 1 4に 含有される電子輸送性の材料が含有されていても、 この電子輸送性の材料のみで 構成された層と比べて、 層としての劣化を少なくできるからである。
また、 ホール輸送性材料の少なくとも一つが、 発光層 1 2に含有される材料 Z 発光層 1 2に用いることができる材料の少なくとも一つと同じ材料であってもよ いが、 非発光層 1 3で発光させないためには、 例えば次のようにすればよい。 -後述するように発光層 1 2をホスト材及びドーパントで構成し、 非発光層 1 3 のホール輸送性材料として上記ホスト材を用いる。
この場合、 ホスト材自体による発光はない （発光ピークは見いだされない）。 -発光層 1 2形成用の材料であるが、 発光層 1 2に含有されていない材料であつ て、 非発光層 1 3に含有させた場合に発光がない （発光ビークが見いだされない ) 材料を用いる。
〈製造方法〉
非発光層 1 3は、 上記したような材料を、 スパッタリング法やイオンプレーテ イング法、 真空蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム蒸着法などの公知の有機 E
L素子の各層を形成する成膜方法を用い、 発光層 1 2上に成膜することで作製で きる。 例えば、 電子輸送性材料としてトリス ( 8—キノリノール） アルミニウム を、 ホール輸送性材料としてビス ( 2—メチル一 8—キノリノラト）（p—フエ二 ルフエノラト） アルミニウムを採用し、 発光層 1 2上に共蒸着させることで非発 光層 1 3を形成できた。 このようにして形成した非発光層 1 3は前記した非発光 層 1 3の効果 (長寿命化等) を有していた。 また、 非発光層 1 3からの発光 （つ まり トリス （8—キノリノール） アルミニウム等による発光ピーク） は観測され
なかった。
非発光層 1 3の膜厚は、 採用する材料にもよるが、 一般には 0 . 5 ηπ！〜 5 0 nm程度である。
以上のように、 有機 E L素子の発光層 1 2と電子注入輸送層 1 4との間に非発 光層 1 3を設ければ、 非発光層 1 3を有しない従来の有機 E L素子よりも素子寿 命を長くできる。
また、 非発光層 1 3を設けた有機 E L素子を製作したところ、 有機 E L素子に 流す電流の大きさ、 すなわち輝度による色度の変化が、 非発光層 1 3を設けてい ない従来の有機 E L素子と比べて少ないことが分かった。
以下、 非発光層以外の層について説明する。
《陽極 1 0》
陽極 1 0は、 ホール注入輸送層 1 1にホールを注入する電極である。 したがつ て、 P昜極 1 0形成用の材料は、 この性質を陽極 1 0に付与する材料であればよく
、 一般には金属、 合金、 電気伝導性の化合物及びこれらの混合物等、 公知の材料 が選択される。
陽極 1 0形成用の材料としては、 例えば以下のものがある。
I T O (インジウム一スズーォキサイ ド）、 I Z 0 (ィンジゥムー亜鉛—ォキサ ィ ド）、酸化スズ，酸化亜鉛、 亜鉛アルミニウム酸化物、 窒化チタン等の金属酸化 物や金属窒化物；
金、 白金、 銀、 銅、 アルミニウム、 ニッケル、 コバルト、 鉛、 クロム、 モリブデ ン、 タングステン、 タンタル、 ニオブ等の金属；
これらの金属の合金やョゥ化銅の合金等、
ポリア二リン、 ポリチォフェン、 ポリビロール、 ポリフエ二レンビニレン、 ポリ
( 3—メチルチオフェン）、 ポリフエ二レンスルフィ ド等の導電性高分子 など。
陽極 1 0は、 発光層 1 2よりも光取り出し側に設けられる場合には、 一般に、 取り出す光に対する透過率が 1 0 %よりも大きくなるように設定される。 可視光 領域の光を取り出す場合には、 可視光領域で透過率の高い I T 0が好適に用いら れる。
反射性電極として用いられる場合には、 以上のような材料の内、 外部へ取り出 す光を反射する性能を備えた材料が適宜選択され、 一般には金属や合金、 金属化 合物が選択される。
陽極 1 0は、 上記したような材料一種のみで形成してもよく、 複数を混合して 形成してもよい。 また、 同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であつ てもよい。
陽極 1 0の抵抗が高い場合には、 補助電極を設けて抵抗を下げるとよい。 補助 電極は、 銅、 クロム、 アルミニウム、 チタン、 アルミニウム合金等の金属もしく はこれらの積層物が陽極 1 0に部分的に併設された電極である。
陽極 1 0は、 上記したような材料を用いて、 スパッタリング法やイオンプレー ティング法、 真空蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜 形成法によって形成される。
また、 表面の仕事関数が高くなるようにオゾン洗浄や酸素プラズマ洗浄、 U V 洗浄を行うとよい。 有機 E L素子の短絡や欠陥の発生を抑制するためには、 粒径 を微小化する方法や成膜後に研磨する方法により、 表面の粗さを二乗平均値とし て 2 0 nm以下に制御するとよい。
陽極 1 0の B莫厚は、 使用する材料にもよるが、 ー般に5 11 111〜1〃111程度、 好 ましくは 1 0 nm〜l〃m程度、 さらに好ましくは 1 0〜5 0 O n m程度、 特に 好ましくは 1 0 ηπ！〜 3 0 O nm程度、 望ましくは 1 0〜2 0 O nmの範囲で選 択される。
陽極 1 0のシート電気抵抗は、 好ましくは、 数百オーム/シート以下、 より好 ましくは、 5〜 5 0オーム/シート程度に設定される。
《ホール注入輸送層 1 1》
ホール注入輸送層 1 1は、 陽極 1 0と発光層 1 2との間に設けられる層であり
、 陽極 1 0からホールが注入され、 注入されたホールを発光層 1 2へ輸送する層 である。 一般に、 ホール注入輸送層 1 1のイオン化ポテンシャルは、 陽極 1 0の 仕事関数と発光層 1 2のィオン化ポテンシャルの間になるように設定され、 通常 は 5 . 0 e V〜 5 . 5 e Vに設定される。
図 1に示す有機 E L素子は、 ホール注入輸送層 1 1を備えることにより次のよ
うな性質を有する。
•駆動電圧が低い。
-陽極 1 0から発光層 1 2へのホール注入が安定化するので素子が長寿命化する ο
•陰極 1 0と発光層 1 2との密着性が上がるため、 発光面の均一性が高くなる。
•陽極 1 0の突起などを被覆し素子欠陥を減少できる。
また、 ホール注入輸送層 1 1は、 発光層 1 2よりも光取り出し側に設けられる 場合には、 取り出す光に対して透明に形成される。 ホール注入輸送層 1 1を形成 可能な材料の中から、 薄膜化された際に上記光に対して透明な材料が適宜選択さ れ、 一般には取り出す光に対する透過率が 1 0 %よりも大きくなるように設定さ れる。
ホール注入輸送層 1 1形成用の材料としては、 ホール注入輸送層 1 1に以上の 性質を付与するものであれば特に制限はなく、 光伝導材料のホール注入材料とし て用いることができる公知'の材料や、 有機 E L素子のホール注入輸送層に使用さ れている公知の材料などの中から任意の材料を選択して用いることができる。
例えば、 フタロシアニン誘導体やトリァゾ一ル誘導体、 トリァリールメタン誘 導体、 トリァリ一ルァミン誘導体、 ォキサゾ一ル誘導体、 ォキサジァゾ一ル誘導 体、 ヒドラゾン誘導体、 スチルベン誘導体、 ビラゾリン誘導体、 ピラゾロン誘導 体、 ポリシラン誘導体、 ィミダゾール誘導体、 フエ二レンジアミン誘導体、 ァミ ノ置換カルコン誘導体、 スチリルアントラセン誘導体、 フルオレン誘導体、 ヒド ラゾン誘導体、 シラザン誘導体、 ァニリン系共重合体、 ポルフィリン化合物、 ポ リアリールアルカン誘導体、 ポリフエ二レンビニレンおよびその誘導体、 ポリチ - ォフェンおよびその誘導体、ポリ— N—ビニルカルバゾール誘導体など）、チ才フ ェンオリゴマーなどの導電性高分子オリゴマー、 芳香族第三級ァミン化合物、 ス チリルアミン化合物などを挙げることができる。
トリァリールァミン誘導体としては、 例えば、 4 , 4， —ビス 〔N—フエニル - N - ( 455 —メチルフエニル） ァミノ〕 ビフエ二ル、 4， 4， 一ビス 〔N—フ ェニル一 N— ( 3 " 一メチルフエニル） ァミノ〕 ビフエニル、 4， 4， —ビス 〔
N—フエ二ルー N— （3 " —メ トキシフエ二ル） ァミノ〕 ビフエ二ル、 4 , 4，
—ビス 〔N—フエニル一 N— ( 1"—ナフチル） ァミノ〕 ビフエニル、 3， 3 ' —ジメチル一 4, 4' —ビス 〔N—フエ二ルー N— (3" —メチルフエニル） ァ ミノ〕 ビフエ二ル、 1, 1—ビス 〔4， 一 [N, N—ジ （4" —メチルフエニル ) ァミノ] フエニル〕 シクロへキサン、 9 , 10—ビス CN- (4， ーメチルフ ェニル) -N- (4" —11—プチルフエ二ル） ァミノ〕 フエナントレン、 3, 8 —ビス (N， N—ジフエ二ルァミノ） 一 6—フエニルフエナントリジン、 4—メ チル一 N， N—ビス 〔4，，， 4"， —ビス [N,， N,， —ジ （4—メチルフエニル ) ァミノ] ビフエニル一 4一ィル〕 ァニリン、 N, N" —ビス 〔4— (ジフエ二 ルァミノ） フエニル〕 一N, N， —ジフエニル一 1 , 3—ジァミノベンゼン、 N ， N， —ビス 〔4一 (ジフエニルァミノ） フエニル〕 一 N， N' —ジフエニル一 1 , 4ージァミノベンゼン、 5， 5 "—ビス 〔4— (ビス [4—メチルフエニル ] ァミノ） フエニル〕 一 2， 2，： 5，， 2" —夕一チォフェン、 1， 3， 5—ト リス （ジフエニルァミノ） ベンゼン、 4， 4，， 4"—トリス （N—カルバゾリイ ル） トリフエニルァミン、 4, 4，， 4"ートリス 〔N— （3，，， 一メチルフエ二 ル） 一N—フエニルァミノ〕 トリフエニルァミン、 4, 4，， 4"—トリス 〔N， N—ビス （4，，， - t e r t—プチルビフエニル一 4""—ィル） ァミノ〕 トリフ ェニルァミン、 1, 3， 5—トリス CN- (4， —ジフエニルァミノフエニル) —N—フエニルァミノ〕 ベンゼン、 トリフエニルアミンの 3量体、 N ， N '―ヒ- ス (4 '—ジフエニルァミノ― 4 —ビフエ二リル） — N , N 'ージフエニルベン ジジンなどを挙げることができる。
ボルフィ リン化合物としては、 例えば、 ポルフィン、 1, 10, 15 , 20- テトラフエ二ルー 21 H, 23 H—ポルフィン銅 （11)、 1， 10, 15, 20- テトラフエニル一 21 H, 23 H—ポルフィン亜鉛 （11)、 5， 10， 15, 20 ーテトラキス (ペン夕フルオロフヱニル） - 21 H, 23 H—ポルフィン、 シリ コンフ夕ロシアニンォキシド、 アルミニウムフタロシアニンク口リ ド、 フ夕ロシ ァニン （無金属）、 ジリチウムフタロシアニン、 銅テトラメチルフタロシアニン、 銅フタロシアニン、 クロムフ夕ロシアニン、 亜鉛フタロシアニン、 鉛フ夕ロシア ニン、 チタニウムフ夕ロシアニン才キシド、 マグネシウムフ夕ロシアニン、 銅ォ ク夕メチルフ夕ロシアニンなどを挙げることができる。
芳香族第三級ァミン化合物及びスチリルアミン化合物としては、 例えば、 N, N, N，， N， 一テトラフエニル一 4, 45 —ジァミノフエニル、 N, N5 —ジフ ェニルー N, N， 一ビス一 （3—メチルフエニル） 一 [1， 1' ービフエニル] —4, 4， 一ジァミン、 2 , 2—ビス (4—ジ一 p—トリルアミノフエ二ル) プ 口パン、 1， 1—ビス （4ージ一 p—トリルァミノフエニル） シクロへキサン、 N， N, N5, N， ーテトラー p—トリル一 4， 4' —ジァミノフエニル、 1 , 1 —ビス (4ージー p—トリルアミノフエニル) 一 4—フエニルシクロへキサン、 ビス (4—ジメチルァミノ一 2—メチルフエニル) フエニルメタン、 ビス (4 - ジー p—トリルアミノフェニル) フエニルメタン、 N, N， 一ジフエ二ルー N, N， —ジ （4—メ トキシフエニル） —4， 4， 一ジァミノビフエニル、 N, N， N5, N' —テトラフエ二ルー 4， 4， ージァミノフエ二ルェ一テル、 4， 4， 一 ビス （ジフエニルァミノ） クオ一ドリフエニル、 N， N, N—トリ ( p—トリル ) ァミン、 4— (ジ一 p—トリルァミノ） 一4' - [4 (ジ一 p—トリルァミノ ) スチリル] スチルベン、 4— N， N—ジフエニルァミノ一 2—ジフエ二ルビ二 ルベンゼン、 3—メトキシ一 4' — N， N—ジフエニルアミノスチルベンゼン、 N—フエ二ルカルバゾールなどを挙げることができる。 また、 芳香族ジメチリデ ィン系化合物も、 ホール注入輸送層 310の材料として使用することができる。 ホール注入輸送層 1 1は、 上記したような材料の一種から形成してもよく、 複 数の材料を混合して形成してもよい。 また、 同一組成又は異種組成の複数層から なる複層構造であってもよい。
ホール注入輸送層 1 1は、 材料を陽極上に、 例えば真空蒸着法やスピンコート 法、 キャスト法、 LB法等の公知の薄膜成膜法によって形成すればよい。
膜厚は、 選択する材料にもよるが、 通常は 5 ηπ！〜 5〃mである。
《発光層 12》
発光層 12は、 主として有機材料で構成され、 陽極 10側及び陰極 15側から それそれホール及び電子が注入され、 ホール及び電子の少なくとも一方を輸送し て両者を再結合し、 励起子を作り、 励起子が基底状態に戻る際にエレクトロルミ ネヅセンス (光) を発する層である。
したがって、 発光層 12形成用の材料 （有機材料） は、 以下の機能を有してい
ればよい。
•注入されたホール及び電子の少なくとも一方を電界の力によって移動させる輸 送機能。
-電子とホールの再結合し、 励起状態 （励起子） を生成する機能。
•励起状態から基底状態に戻る際にエレク ト口ルミネッセンスを生成する機能。 以上の機能を備えた材料としては、 代表的なものとしては、 例えばトリス ( 8 —キノリノール） アルミニウムや B e一べンゾキノリノールを挙げることができ る
また、 以下のような材料も採用できる。
2， 5—ビス ( 5， 7—ジ— t 一ペンチル一 2—ベンゾォキサゾリル) 一 1 , 3， 4—チアジアゾール、 4 , 4 5 一ビス （5 , 7—ベンチル一 2—ベンゾォキ サゾリル） スチルペン、 4 , 4， 一ビス 〔5 , 7—ジ一 ( 2—メチルー 2—ブチ ル） 一 2—ペンゾォキサゾリル〕 スチルペン、 2 , 5—ビス （5 , 7—ジ一 t— ベンチルー 2—ベンゾォキサゾリル） チォフィン、 2， 5—ビス （〔5— 0：， a - ジメチルペンジル〕 - 2—ベンゾォキサゾリル) チォフェン、 2， 5—ビス 〔5 , 7—ジ— ( 2—メチル— 2—プチル） 一 2—ベンゾォキサゾリル〕 一 3 , 4— ジフエ二ルチオフェン、 2 , 5—ビス （5—メチル一 2—ベンゾォキサゾリル） チォフェン、 4， 4 5 一ビス ( 2—ベンゾォキサイゾリル) ビフエニル、 5—メ チル— 2一 〔2— 〔4一 ( 5ーメチルー 2—ベンゾォキサイゾリル) フエニル〕 ビニル〕 ベンゾォキサイゾリル、 2— 〔2— ( 4—クロ口フエニル） ビニル〕 ナ フ卜 〔 1， 2— d〕 ォキサゾール等のベンゾォキサゾール系； 2， 2， 一 ( p - フエ二レンジビニレン) 一ビスべンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系； 2 -
〔2— 〔4— ( 2—ベンゾイミダゾリル） フヱニル〕 ビニル〕 ベンゾイミダゾー ル、 2— 〔2— ( 4—カルボキシフエニル） ビニル〕 ベンゾィミダゾール等のベ ンゾィミダゾール系等の蛍光増白剤や、
ビス （8—キノリノール） マグネシウム、 ビス (ベンゾ一 8—キノリノール) 亜鉛、 ビス ( 2—メチル一 8—キノリノラート） アルミニウムォキシド、 トリス
( 8—キノリノール） インジウム、 トリス ( 5ーメチルー 8—キノリノール) ァ ルミ二ゥム、 8—キノリノールリチウム、 トリス （5—クロ口一 8—キノリノ一
ル） ガリウム、 ビス （5—クロロー 8—キノリノール） カルシウム、 ポリ 〔亜鉛 —ビス ( 8—ヒドロキシ一 5—キノリノニル） メタン〕 等の 8 -ヒドロキシキノ リン系金属錯体； ジリチウムェピンドリジオン等の金属キレート化ォキシノィ ド 化合物； 1， 4一ビス ( 2—メチルスチリル) ベンゼン、 1 , 4— ( 3—メチル スチリル） ベンゼン、 1 3 4—ビス （4ーメチルスチリル） ベンゼン、 ジスチリ ルベンゼン、 1 5 4—ビス ( 2—ェチルスチリル） ベンゼン、 1 , 4—ビス ( 3 ーェチルスチリル） ベンゼン、 1， 4一ビス ( 2ーメチルスチリル) 2—メチル ベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物； 2， 5—ビス （4ーメチルスチリル） ビラジン、 2， 5一ビス ( 4ーェチルスチリル) ピラジン、 2， 5—ビス 〔2― ( 1一ナフチル) ビニル〕 ピラジン、 2， 5—ビス ( 4—メ トキシスチリル) ピ ラジン、 2， 5—ビス 〔2— ( 4—ビフエニル） ビニル〕 ピラジン、 2， 5—ビ ス 〔2— （ 1ーピレニル） ビニル〕 ピラジン等のジスチルピラジン誘導体；ナフ 夕ルイミ ド誘導体；ペリレン誘導体；ォキサジァゾ一ル誘導体；アルダジン誘導 体；シクロペン夕ジェン誘導体；スチリルアミン誘導体； クマリン系誘導体；芳 香族ジメチリディン誘導体；アントラセン；サリチル酸塩； ピレン；コロネンゃ 、 トリス （2—フエ二ルビリジン） イリジウム等の燐光発光材料など。
また、 発光層 1 2は、 エレクトロルミネッセンスの生成機能を担う材料 (有機 発光材料 Zドーパント） と、 その他の機能を担う材料 (ホスト材) とを含有して もよい。 この場合、 ホスト材が、 キャリア注入及びキャリア輸送を行い、 再結合 により励起状態となる。 励起状態となったホスト材は、 励起エネルギーをドーパ ントに移動させる。 また、 ホスト材がド一パントにキヤリアを輸送し、 ドーパン ト内で再結合を行い、 ドーパントが基底状態に戻る際に光を生成する機構も採用 できる。 ドーパントは、 基底状態に戻る際にエレクト口ルミネッセンスを生成す る。 ド一パントとしては、 一般に、 蛍光材料や燐光材料が用いられる。
ホスト材は、 以上の機能を備えていればよく、 公知の材料を用いることができ る。 例えば、 ジスチリルァリレーン誘導体、 ジスチリルベンゼン誘導体、 ジスチ リルアミン誘導体、 キノリノラート系金属錯体、 トリァリールァミン誘導体、 ァ ゾメチン誘導体、 ォキサジァゾ一ル誘導体、 ピラゾ口キノリン誘導体、 シロール 誘導体、 ナフ夕レン誘導体、 アントラセン誘導体、 ジカルバゾール誘導体、 ペリ
レン誘導体、 オリゴチオフヱン誘導体、 テトラフェニルブタジエン誘導体、 ベン ゾピラン誘導体、 トリァゾール誘導体、 ベンゾォキサゾ一ル誘導体、 ベンゾチア ゾ一ル誘導体が挙げられる。
蛍光材料は、. 蛍光性の材料 （蛍光色素、 蛍光ドーパント） であり、 ホスト材か らのエネルギーを得て基底状態に遷移する際に発光する材料である。 一般には、 高い蛍光量子効率を有する材料が選ばれ、 添加量はホスト材に対して 0 . 0 1重 量％以上 2 0重量％以下である。
蛍光材料は、 以上の性質を備えた公知の材料を適宜選択すればよく、 例えば、 ユーロピウム錯体、 ベンゾピラン誘導体、 ローダミン誘導体、 ベンゾチォキサン テン誘導体、 ポルフィリン誘導体、 ナイルレッド、 ヒドロ— 1， 1， 7， 7—テ トラメチル一 1 H , 5 H—ベンゾ （i j ) キノリジン一 9一ィル） ェテニル） 一 4 H—ピラン一 4 H—イリデン） プロパンジニトリル、 4一 （ジシァノメチレン ) - 2 - (メチル） 一 6— ( P—ジメチルーアミノースチリル） 一4 H—ピラン 、 クマリン誘導体、 キナクリ ドン誘導体、 ジスチリルァミン誘導体、 ピレン誘導 体、 ペリレン誘導体、 アントラセン誘導体、 ベンゾォキサゾール誘導体、 ベンゾ チアゾール誘導体、 ペンゾイミダゾール誘導体、 クリセン誘導体、 フヱナントレ ン誘導体、 ジスチリルベンゼン誘導体、 テトラフェニルブタジエン、 ルブレン等 が挙げられる。
燐光材料は、 燐光性の材料 （燐光色素、 燐光ド一パント） であり、 ホスト材か らのエネルギーを得て基底状態に遷移する際に発光する、 常温において励起状態 の一重項及び三重項から発光を取り出すことのできる材料である。 燐光材料の添 加量 （ドープ量） は、 一般には、 ホスト材に対して 0 . 0 1重量％以上 3 0重量 %以下とされる。
燐光材料は、 常温において励起状態における一重項状態及び三重項状態からの 発光を利用できる材料であれば特に限定なく、 発光層用の燐光材料として選択さ れる公知の材料を用いることができる。 一般には燐光発光性の重金属錯体を用い られることが多い。
例えば、 録色燐光材料としては、 トリス （2—フエ二ルビリジン） イリジウム を用いることができる。 赤色燐光材料としては、 2 , 3 , 7 , 8 , 1 2 , 1 3 ,
1 7 , 1 8—ォク夕ェチル一 2 1 H 2 3 H—ポルフィンプラチナ ( II ) を用いる ことができる。 また、 これらの材料の中心金属を他の金属に変えてもよい。 発光層 1 2は、 例えば真空蒸着法やスピンコート法、 キャスト法、 L B法等の 公知の薄膜化法により、 ホール注入輸送層 1 1上に設ければよい。
膜厚は、 採用する材料にもよるが、 一般には 1 nm〜 1 0 0 nm程度であり、 好ましくは 2〜 5 0 n m程度である。
また、 同一層内にドーパントを複数添加することで、 発光色が混色化したり、 二以上の光を発したり、 ホスト材から低エネルギーの第一ドーパントへエネルギ —移動した後に、 より低いエネルギーの第二ドーパントへエネルギーを効率よく 移動させたりすることが可能になる。 また、 ホスト材がド一パントにキャリアを 輸送し、 ドーパント内で再結合を行い、 ドーパントが基底状態に戻る際に光を生 成する機構も採用できる。
なお、 発光層 1 2が発する光 （エレクト口ルミネッセンス） の色度や彩度、 明 度、 輝度等の調整は、 発光層 1 2を形成する材料の種類の選択と、 添加量の調整 、 膜厚の調整などによって行える。 、
また、 発光層 1 2の発光色の調整手法には以下のような手法もある。 これらの 一又は複数の手法を用いて発光色を調整すればよい。
•発光層 1 2よりも光取り出し側にカラーフィル夕を設けて調整する手法。 カラ一フィル夕は、 透過する波長を限定することで発光色を調整する。 カラ一 フィル夕としては、 例えば青色のフィル夕一としては酸化コバルト、 緑色のフィ ル夕一としては酸化コバルトと酸化クロムの混合系、 赤色のフィル夕一としては 酸化鉄などの公知の材料を用い、 例えば真空蒸着法などの公知の薄膜成膜法を用 いて基板 2上に形成してもよい。
-発光を促進したり阻害したりする材料を添加して発光色を調整する手法。 例えば、 ホスト材からエネルギーを受け取り、 このエネルギーをドーパントへ 移す、 いわゆるアシスト ドーパントを添加し、 ホスト材からドーパントへのエネ ルギー移動を容易にすることができる。 アシスト ド一パントとしては、 公知の材 料から適宜選択され、 例えば上記したホスト材ゃド一パントとして利用できる材 料から選択されることがある。
-発光層 12よりも光取り出し側にある層 （基板 2を含む） に、 波長を変換す る材料を添加して発光色を調整する手法。
この材料としては公知の波長変換材料を用いることができ、 例えば、 発光層 1 2から発せられた光を他の低エネルギー波長の光に変換する蛍光変換物質を採用 することができる。 蛍光変換物質の種類は目的とする有機 E L装置から出射させ ようとする光の波長と発光層 1 2から発せられる光の波長とに応じて適宜選択さ れる。 また、 蛍光変換物質の使用量は濃度消光を起さない範囲内でその種類に応 じて適宜選択可能であるが、 透明樹脂 (未硬化のもの) に対して 10 -5〜 1 0- 4モル Zリツトル程度が適当である。 蛍光変換物質は 1種のみを用いてもよいし 、 複数種を併用してもよい。 複数種を併用する場合には、 その組合せにより青色 光、 緑色光および赤色光以外に、 白色光や中間色の光を放出することができる。 蛍光変換物質の具体例としては、 下記 （a)〜 （c) に示す物質が挙げられる。
(a) 紫外光によって励起されて青色光を放出するもの
1， 4—ビス ( 2—メチルスチリン） ベンゼン， トランス一 4, 4， ージフエ ニルスチルベン等のスチルベン系色素、 7—ヒドロキシ一 4—メチルクマリン等 のクマリン系色素、 4， 4， 一ビス （2, 2， 一ジフエ二ルビニル） ビフエニル 等の色素。
(b) 青色光によって励起されて緑色光を放出するもの
2 , 3, 5， 6 - 1 H, 4H—テトラヒドロー 8—トリフロルメチルキノリジ ノ （9， 9 a, 1 -gh) クマリン等のクマリン色素等。
( c) 青色から緑色にかけての波長の光によって励起されて橙色から赤色にか けての波長の光を放出するもの
4 - (ジシァノメチレン) — 2—メチル一6— (p—ジメチルアミノスチリル リル） 一 4H—ピラン， 4― (ジシァノメチレン) 一 2—フエニル一 6— ( 2一
(9—ュロリジル） ェテニル） 一 4H—ピラン， 4— (ジシァノメチレン） —2
, 6—ジ （2— (9—ュロリジル） ェテニル） 一 4 H—ピラン， 4一 (ジシァノ メチレン) 一 2—メチル— 6— ( 2 - (9—ュロリジル） ェテニル） — 4 H—ピ ラン， 4- (ジシァノメチレン） 一2—メチル一 6— ( 2 - (9—ュロリジル） ェテニル） — 4 H—チォピラン等のシァニン系色素、 1—ェチル一 2— (4 - (
p—ジメチルァミノフエニル） 一 1 , 3—ブ夕ジェニル） 一ピリジゥム一バーコ ラレイ ト （ピリジン 1 ) 等のピリジン系色素、 ローダミン B , ローダミン 6 G等 のキサンチン系色素、 ォキサジン系色素等。
なお、 前記した効果は発光層 1 2がホール輸送性の場合に特に得られる。 発光層 1 2がホール輸送性であると、 電子と再結合せずに電子注入輸送層 1 3 へ進入してしまうホールが多くなつてしまう。 したがって、 このような有機 E L 素子に非発光層 1 3を設けることで素子寿命を極めて長くできる。
《電子注入輸送層 1 4》
電子注入輸送層 1 4は、 陰極 1 5と非発光層 1 3との間に設けられる層であり 、 陰極 1 5から注入された電子を非発光層 1 3へ輸送する層であり、 有機 E L素 子に上記したような性質を付与する。
電子注入輸送層 1 4形成用の材料としては、 光伝導材料の電子注入材料として 用いることができる公知の材料や、 有機 E L装置の電子注入輸送層に使用されて いる公知の材料の中から任意の材料が選ばれ、 一般的には電子親和力が陰極の仕 事関数と非発光層 1 3の電子親和力の間になるような材料が用いられる。
具体的には、 1 , 3—ビス [ 5， 一 ( p - t e r t—ブチルフエニル) — 1 , 3 , 4—ォキサジァゾ一ル— 2 5 —ィル] ベンゼンや 2— ( 4一ビフィ二ルイル ) - 5 - ( 4— t—プチルフエニル） 一 1 , 3， 4—ォキサジァゾ一ルなどのォ キサジァゾ一ル誘導体や； 3— ( 4， — t e r t—ブチルフエニル） —4—フエ ニル— 5— （4 " —ビフエニル） ー 1， 2 , 4—トリァゾールなどのトリァゾ一 ル誘導体；なども用いることができる。 トリアジン誘導体、 ペリレン誘導体、 キ ノリン誘導体、 キノキサリン誘導体、 ジフエ二ルキノン誘導体、 ニトロ置換フル ォレノン誘導体、 テトラフヱニルメタン誘導体、 チォピランジオキサイ ド誘導体 、 アントラキノジメ夕ン誘導体、 チォピランジオキシド誘導体、 ナフ夕レンペリ レンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、 カルポジイミ ド、 フルォレニリデン メ夕ン誘導体、 アントラキノジメタン誘導体、 アントロン誘導体、 ジスチリルビ ラジン誘導体、 フエナントロリン誘導体等も用いることができる。
また、 ビス （ 1 0—べンゾ [ h] キノ リノラート） ベリ リウム、 5 —ヒドロキ シフラボンのベリリウム塩、 5—ヒドロキシフラボンのアルミニウム塩などの有
機金属錯体も好適に選択されるが、 8—ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の 金属錯体も特に好適に選択される。 具体例としては、 ォキシン （一般に 8—キノ リノール又は 8—ヒドロキシキノリン） のキレ一トを含む金属キレートォキシノ ィ ド化合物、 例えばトリス ( 8—キノリノール) アルミニウムゃトリス （5 , 7 ージクロロー 8—キノリノール） アルミニウム、 トリス ( 5 , 7—ジブ口モー 8 一キノリノ一ル) アルミニウム、 トリス ( 2—メチルー 8—キノリノ一ル) アル ミニゥムなどが挙げられる。 また、 これらの金属錯体の中心金属がインジウム、 マグネシウム、 銅、 カルシウム、 スズ又は鉛に置き代わった金属錯体なども挙げ られる。 メタルフリーあるいはメタルフタロシアニン又はそれらの末端がアルキ ル基、 スルホン基などで置換されているものも好ましく用いられる。
電子注入輸送層 1 4は、 上記したような材料一種のみで形成してもよく、 複数 を混合して形成してもよい。 また、 同一組成又は異種組成の複数層からなる複層 構造であってもよい。
電子注入輸送層 1 4は、 上記したような材料を用いて、 スパッタリング法ゃィ オンプレーティング法、 真空蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム蒸着法などの 公知の薄莫形成法によつて形成される。
膜厚は、 用いる材料によっても異なるが、 通常は 5 n m〜 5 である。 なお、 電子注入輸送層 1 4は、 発光層 1 2よりも光取り出し側に設けられる場 合には、 取り出す光に対して透明である必要がある。 そのため、 上記したような 電子注入輸送層 1 4を形成可能な材料の中から、 薄膜化された際に上記光に対し て透明な材料が適宜選択され、 一般には取り出す光に対する透過率が 1 0 %より も大きくなるように設定される。
《陰極 1 5》
陰極 1 5は、 電子注入輸送層 1 4に電子を注入する電極であり、 電子注入効率 を高くするために仕事関数が例えば 4 . 5 e V未満の金属や合金、 電気伝導性化 合物及びこれらの混合物が電極物質として採用される。
以上のような電極物質としては、 例えば、 リチウム、 ナトリゥム、 マグネシゥ ム、 銀、 銅、 アルミニウム、 インジウム、 カルシウム、 スズ、 ルテニウム、 チタ 二ゥム、 マンガン、 クロム、 ィヅトリウム、 アルミニウム一カルシウム合金、 ァ
ルミ二ゥム—リチウム合金、 アルミニウム—マグネシウム合金、 マグネシウム— 銀合金、 マグネシウム一インジウム合金、 リチウム一インジウム合金、 ナトリウ ムーカリウム合金、 ナトリウム一力リウム合金、 マグネシゥム /銅混合物、 アル ミ二ゥム /酸化アルミニゥム混合物などが挙げられる。 また、 陽極に用いられる 材料として採用できる材料も使用できる。
陰極 1 5は、 発光層 1 2よりも光取り出し側に設けられる場合には、 一般に、 取り出す光に対する透過率が 1 0 %よりも大きくなるように設定され、 例えば、 超薄膜のマグネシゥム一銀合金に透明な導電性酸化物を積層化して形成された電 極などが採用される。 また、 この陰極において、 導電性酸化物をスパッタリング する際に有機発光層 3 1などがプラズマにより損傷するのを防ぐため、 銅フタ口 シァニンなどを添加したバッファ層を陰極 1 5と電子注入輸送層 1 4との間に設 けるとよい。
光反射性電極として用いられる場合には、 以上のような材料の内、 外部へ取り 出す光を反射する性能を備えた材料が適宜選択され、 一般には金属や合金、 金属 化合物が選択される。
陰極 1 5は、 以上のような材料単独で形成してもよいし、 複数の材料によって 形成してもよい。 例えば、 マグネシウムに銀や銅を 1 %~ 2 0 %添加させたり、 アルミニウムにリチウムを 0 . 1〜1 0重量％添加させれば、 陰極 1 5の酸化を 防止でき、 また陰極 1 5の電子注入輸送層 1 4との接着性も高くなる。
また、 陰極 1 5は、 同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であって もよい。 例えば以下のような構造にしてもよい。
-陰極 1 5の酸化を防く、ため、 陰極 1 5の電子注入輸送層 1 4と接しない部分に 、 耐食性のある金属からなる保護層を設ける。
この保護層形成用の材料としては例えば銀やアルミニゥムなどが好ましく用い られる。
-陰極 1 5の仕事関数を小さくするために、 陰極 1 5と電子注入輸送層 1 4との 界面部分に仕事関数の小さな酸化物やフッ化物、 金属、 化合物等を挿入する。 例えば、 陰極 1 5の材料をアルミニウムとし、 界面部分にフヅ化リチウムや酸 化リチウムを挿入したものも用いられる。
陰極 1 5は、 真空蒸着法、 スパッタリング法、 イオン化蒸着法、 イオンプレー ティング法、 電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって形成できる。 膜厚は、 使用する電極物質の材料にもよるが、 一般に、 5 11 111〜1 111程度、 好ましくは 5〜； L 0 0 0 n m程度、 特に好ましくは 1 0 n m〜 5 0 0 n m程度、 望ましくは 5 0〜 2 0 0 nmに設定される。
陰極 1 5のシート電気抵抗は、 数百オーム/シート以下に設定することが好ま しい。
《その他の層、 添加剤》
本実施の形態に係る有機 E L素子には、 図 1に示す層以外の公知の層を設けて もよく、 また、 構成する層に公知の添加剤 (ド一パント） 等を添加させても （ド 一ビングしても） よい。 例えば、 以下のように変形できる。
〈層間に設ける層〉
層同士の密着性を向上させたり、 電子注入性又はホール注入性を向上させたり するための層を設けてもよい。
例えば、 陰極 1 5を形成する材料と電子注入輸送層 1 4を形成する材料とを共 蒸着させた陰極界面層を両者の間に設けてもよい。 これにより、 発光層 1 2と陰 極 1 5との間に存在する電子注入のエネルギー障壁を緩和できる。 また、 陰極 1 5と電子注入輸送層 1 4との密着性を向上させることもできる。
陰極界面層形成用の材料は、 陰極界面層に以上の性能を付与する材料であれば 特に制限なく採用でき、 公知の材料も用いることができる。 例えば、 フツイ匕リチ ゥム、 酸化リチウム、 フッ化マグネシウム、 フヅ化カルシウム、 フヅ化ストロン チウム、 フッ化バリウム等のアルカリ金属、 アル力リ土類金属のフッ化物、 酸化 物、 塩化物、 硫化物等を用いることができる。 陰極界面層は、 単独の材料で形成 してもよいし、 複数の材料によって形成してもよい。
膜厚は 0 . 1 n m〜 1 0 nm程度であり、 好ましくは 0 . 3 nm〜3 n mであ る。
陰極界面層は陰極界面層内で膜厚を均一に形成してもよいし、 不均一に形成し てもよくぐ 島状に形成してもよく、 真空蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって 形成することができる。
〈保護層〉
有機 E L素子が酸素や水分と接触するのを防止する目的で、 保護層 （封止層、 パッシベーシヨン膜） を設けてもよい。
保護層に使用する材料としては、 例えば、 有機高分子材料、 無機材料、 さらに は光硬化性樹脂などを挙げることができ、 保護層に使用する材料は、 単独で使用 してもよく、 あるいは複数併用してもよい。 保護層は、 一層構造であってもよく 、 また多層構造であってもよい。
有機高分子材料の例としては、 クロ口トリフルォロエチレン重合体、 ジクロロ ジアルォロエチレン重合体、 クロ口トリフルォ口ェチレン重合体とジクロロジフ ルォロェチレン重合体との共重合体等のフッ素系樹脂、 ポリメチルメ夕クリレー ト、 ポリアクリレート等のァクリル系樹脂、 エポキシ樹脂、 シリコン樹脂、 ェポ キシシリコーン樹脂、 ポリスチレン樹脂、 ポリエステル樹脂、 ポリカーボネート 樹脂、 ポリアミ ド樹脂、 ポリイミ ド樹脂、 ポリアミ ドィミ ド樹脂、 ポリパラキシ. レン樹脂、 ポリエチレン樹脂、 ポリフヱニレンオキサイ ド樹脂などを挙げること ができる。
無機材料としては、 ダイヤモンド薄膜、 アモルファスシリカ、 電気絶縁性ガラ ス、 金属酸化物、 金属窒化物、 金属炭素化物、 金属硫化物などを挙げることがで ぎる。
なお、 以上のような材料に、 前記した蛍光変換物質を添加してもよい。
また、 有機 E L素子を、 例えば、 パラフィン、 流動パラフィン、 シリコンオイ ル、 フルォロカーボン油、 ゼォライ ト添加フルォロカーボン油などの不活性物質 中に封入して保護することができる。
〈ホール注入輸送層 1 1、 電子注入輸送層 1 4へのドーピング〉
ホール注入輸送層 1 1や電子注入輸送層 1 4に、 蛍光材料又は燐光材料などの 有機発光材料 （ドーパント) をドープし、 これらの層でも光を発するようにして せよい。
〈陰極 1 5に瞵接する層へのアル力リ金属やアル力リ金属化合物のドーピング
>
陰極 1 5にアルミニウムなどの金属を用いる場合に、 陰極 1 5と有機発光層 3
1との間のエネルギー障壁を緩和するために、 陰極 15に隣接する層へアル力リ 金属やアル力リ金属化合物をドーピングしてもよい。 添加した金属や金属化合物 により有機層が還元されてァニオンが生成するため、 電子注入性が高まり、 印加 電圧が低くなる。 アル力リ金属化合物としては、 例えば酸化物、 フヅ化物、 リチ ゥムキレートなどが挙げられる。
《基板 2》
基板 2は、 有機 EL素子を支える、 主として板状の部材である。 有機 EL素子 は、 構成する各層が非常に薄いため、 一般に基板 2によって支えられた有機 EL デバイスとして作製される。
基板 2は、 有機 EL素子が積層される部材であるため、 平面平滑性を有してい ることが好ましい。
また、 基板 2は、 発光層 12よりも光取り出し側にある場合には取り出す光に 対して透明とされる。
基板 2としては、 上記した性能を有していれば公知のものを用いることができ る。 一般には、 ガラス基板ゃシリコン基板、 石英基板などのセラミックス基板や 、 プラスチック基板が選択される。 また、 金属基板や支持体に金属泊を形成した 基板なども用いられる。 さらに、 同種又は異種の基板を複数組み合わせた複合シ ートからなる基板を用いることもできる。
このように、 本実施の形態に係る有機 EL素子は、 以下の （ 1) 〜 （8) のい ずれか 1に記す構成を備えていればよく、 他の部分は適宜変形できる。
( 1) 陽極上に少なくとも発光層、 電子注入輸送層及び陰極が順次設けられ、 電 子注入輸送層と発光層との間に、 前記電子注入輸送層よりもホール輸送性が大き く、 かつ、 電子輸送性を備えた非発光層が設けられた構成。
(2) 上記 （ 1) の構成において、 非発光層は、 電子輸送性がホール輸送性より も高い構成。
(3) 上記 （ 1) 又は （2) の構成において、 非発光層は、 前記電子注入輸送層 よりもホール輸送性が大きく、 かつ、 電子輸送性を備えた材料を含有する構成。
(4) 上記 （ 1) 又は （2) の構成において、 非発光層は、 電子輸送性を備えた 一又は複数の電子輸送性材料と、 電子注入輸送層よりも高いホール輸送性を備え
た一又は複数のホール輸送性材料とを含有する構成。
(5) 上記 （4) の構成において、 電子輸送性材料の少なくとも一つの材料は、 電子注入輸送層に含有される材料の少なくとも一つと同じ材料である構成。
(6) 上記 （4) 又は （5) の構成において、 ホール輸送性材料の少なくとも一 つの材料は、 発光層に含有される材料の少なくとも一つと同じ材料である構成。
(7) 上記 （4) から （6) のいずれか 1の構成において、 電子輸送性材料の電 子輸送性が、 ホール輸送性材料のホール輸送性よりも高い構成。
(8) 上記 （ 1) から （7) のいずれか 1の構成において、 発光層は、 電子輸送 性よりもホール輸送性よりも高い構成。
《別例》
したがって、 例えば図 2に示すように、 非発光層を、 上記したような材料を用 いた同種又は異種の材料で構成された複数の層を積層して構成してもよい。 図 2 には、 基板 3上に、 陽極 40、 ホール注入輸送層 41、 発光層 42、 第一の非発 光層 430、 第二の非発光層 431、 電子注入輸送層 44及び陰極 45が順次積 層された構成をとる。 この構成において、 第一の非発光層 430及び第二の非発 光層 431以外の層は、 上記第一の実施の形態における各層とそれそれ同等な層 である。
このように非発光層を複数の層で構成した場合にも、 非発光層 430、 43 1 は上記第一の実施の形態における非発光層と同様に形成すれば前記した効果を得 ることができる。
また、 第二の非発光層 431をトリス （8—キノリノール） アルミニウムなど の単一の材料によって構成し、 第一の非発光層 430の電子輸送性材料として第 二の非発光層 431を形成する材料 (本例ではトリス (8—キノリノール) アル ミニゥム） を採用し、 第一の非発光層 430のホール輸送性材料として発光層 4
2におけるホールと同一の材料を採用して形成した有機 EL素子は、 素子寿命が 長く、 また、 発光効率が高いことが分かった。 つまり、 発光層 42から電子注入 輸送層 44へ順にホール輸送性を小さくなるように構成したり、 発光層 42から 電子注入輸送層 44へ順に電子輸送性を大きくなるように構成したりすることで 良好な効果が得られることが分かつた。
これは、 発光層 4 2から電子注入輸送層 4 4までの間の各層間のエネルギーギ ャップが従来の素子における各層間のエネルギーギヤップょりも小さくできたこ とも影響していると考えられる。
また、 図 3や図 4に示すように、 発光層を複数の層で構成し、 一の層から発せ られる光のピークを、 少なくとも他の一の層から発せられる光のピークとは異な るように構成こともできる。
図 3に示す構成では、 基板 5上に、 陽極 6 0、 ホール注入輸送層 6 1、 青色発 光層 6 2 0、 赤色及び緑色発光層 6 2 1、 非発光層 6 3、 電子注入輸送層 6 4及 び陰極 6 5が順次積層された構成を採用し、 赤、 緑、 青の光を発することで白色 を表現する。 この構成において、 赤色及び緑色発光層 6 2 1と青色発光層 6 2 0 以外の層は図 1に示す有機 E L素子における各層とそれぞれ同様に構成すればよ い。
青色発光層 6 2 0は、 好ましくは、 発光色が青色のドーパントとホスト材とを 例えば共蒸着などによって混合して、 赤色及び緑色発光層 6 2 0よりも陰極 6 5 側に形成する。
発光色が青色のドーパントとしては、 公知の青色発光用のドーパントを適宜採 用でき、 例えば、 ジスチリルァミン誘導体、 ピレン誘導体、 ペリレン誘導体、 ァ ントラセン誘導体、 ベンゾォキサゾール誘導体、 ペンゾチアゾール誘導体、 ベン ゾィミダゾール誘導体、 クリセン誘導体、 フヱナントレン誘導体、 ジスチリルべ ンゼン誘導体、 テトラフェニルブタジエン等を挙げることができる。
青色発光層 6 2 1用のホスト材としては、 発光色が青色のド一パントの有機 E L素子の発光層で用いられる公知のホスト材を適宜採用でき、 例えば、 ジスチリ ルァリレーン誘導体、 スチルベン誘導体、 力ルバゾール誘導体、 トリアリールァ ミン誘導体、 ビス （2—メチル一 8—キノリノラト） （p—フエニルフエノラト） アルミニウム等を挙げることができる。
赤色及び緑色発光層 6 2 1は、 好ましくは、 発光色が赤色のドーパントと緑色 のドーパントとホスト材とを共蒸着などによって混合させて形成する。
発光色が赤色のドーパントゃ綠色のドーパントは、 公知のドーパントから適宜 選択できる。 発光色が赤色のドーパントとしては、 例えば、 ユーロピウム錯体、
ベンゾピラン誘導体、 口一ダミン誘導体、 ベンゾチォキサンテン誘導体、 ボルフ ィ リン誘導体、 ナイルレッド、 2— ( 1 , 1ージメチルェチル) - 6 - ( 2— ( 2， 3 , 6 , 7—テトラヒドロー 1 , 1 , 7 , 7—テトラメチル一 1 H， 5 H - ベンゾ ( i j ) キノリジン一 9—ィル） ェテニル） 一 4 H—ピラン一 4 H—ィリ デン） プロパンジニトリル、 4— (ジシァノメチレン） 一 2— （メチル） 一 6— ( P—ジメチルーアミノースチリル) 一 4 H—ピラン等を挙げることができる。 発光色が緑色のド一パントとしては、 例えば、 クマリン誘導体、 ジスチリルアミ ン誘導体、 キナクリ ドン誘導体等を挙げることができる。
赤色及び緑色発光層 6 2 1に用いるホスト材としては、 発光色が赤色や緑色の ドーパン卜の有機 E L素子の発光層で用いられる公知のホスト材を適宜採用でき 、 例えば、 ジスチリルァリレーン誘導体、 ジスチリルベンゼン誘導体、 ジスチリ ルァミン誘導体、 キノリノラート系金属錯体、 トリアリールァミン誘導体、 ォキ サジァゾ一ル誘導体、 シロール誘導体、 ジカルバゾ一ル誘導体、 オリゴチォフエ ン誘導体、 ベンゾピラン誘導体、 トリァゾ一ル誘導体、 ペンゾォキサゾ一ル誘導 体、 ペンゾチアゾ一ル誘導体等を挙げることができ、 トリス （8—キノリノール ) アルミニウム、 N ， N '—ビス （4 '—ジフエニルァミノ一 4 —ビフエ二リル ) — N ， N '—ジフエ二ルペンジジン、 4 , 4， 一ビス （2 , 2， ージフエニル ビニル） ビフエニルが特に好ましく用いられる。
図 4に示す構成では、 基板 7上に、 陽極 8 0、 ホール注入輸送層 8 1、 青色発 光層 8 2 0、 赤色発光層 8 2 1、 緑色発光層 8 2 2、 非発光層 8 3、 電子注入輸 送層 8 4及び陰極 8 5が順次積層された構成を採用し、 赤、 緑、 青の光を発する ことで白色を表現する。 この構成において、 青色発光層 8 2 0、 赤色発光層 8 2 1及び緑色発光層 8 2 2以外の層は図 1に示す有機 E L素子における各層とそれ それ同様に構成すればよい。
青色発光層 8 2 0、 赤色発光層 8 2 1及び緑色発光層 8 2 2は、 前記したそれ それの発光色のドーパントと、 当該ドーパントに好適なホスト材とを混合して形 成すればよい。
なお、 図 3や図 4に示したように発光層を複数の層で構成し、 非発光層を電子 輸送性材料とホール輸送性材料とで構成する場合には、 ホール輸送性材料は、 非
発光層と接する発光層 （図 3における赤色及び緑色発光層 6 2 1、 図 4における 緑色発光層 8 2 2 ) におけるホスト材にすると、 素子寿命の長い良好な有機 E L 素子が得られることが分かつた。 第二の実施の形態
《層構成》
第二の実施の形態に係る有機電界発光素子は、 陽極上に少なくとも赤色発光層 、 青色発光層及び陰極が順次形成され、 かつ、 該赤色発光層は緑色発光ドーパン トを含有している。
図 5は、 基板 2上に陽極 1 0、 ホール注入層 3 1、 ホール輸送層 5 1、 赤色発 光層 3 2 1、 青色発光層 3 2 0、 電子輸送層 5 4、 電子注入層 3 4及び陰極 1 5 が順次形成された有機電界発光素子を説明する図である。 以下、 第二の実施の形 態に係る有機電界発光素子について、 図 5を参照しつつ具体的に説明する。
《基板 2》
基板 2は、 有機電界発光素子を支える、 主として板状の部材である。 有機電界 発光素子は、 構成する各層が非常に薄いため、 一般に基板 2によって支えられた 有機電界発光素子として作製される。
基板 2は、 有機電界発光素子が積層される部材であるため、 平面平滑性を有し ていることが好ましい。
また、 基板 2は、 光取り出し側にある場合には取り出す光に対して透明とされ る。
基板 2としては、 上記した性能を有していれば公知のものを用いることができ る。 一般には、 ガラス基板やシリコン基板、 石英基板などのセラミックス基板や 、 プラスチック基板が選択される。 また、 金属基板や支持体に金属泊を形成した 基板なども用いられる。 さらに、 同種又は異種の基板を複数組み合わせた複合シ —トからなる基板を用いることもできる。
《陽極 1 0 »
陽極 1 0は、 ホール注入輸送層 1 1にホールを注入する電極である。 したがつ て、 陽極 1 0形成用の材料は、 この性質を陽極 1 0に付与する材料であればよく
、 一般には金属、 合金、 電気伝導性の化合物及びこれらの混合物等、 公知の材料 が選択される。
陽極 1 0形成用の材料としては、 例えば以下のものがある。
I T O (ィンジゥムースズーォキサイ ド）、 I Z〇 （ィンジゥム一亜鉛一ォキサ ィ ド）、 酸化スズ 3 酸化亜鉛、 亜鉛アルミニウム酸化物、 窒化チタン等の金属酸化 物や金属窒化物；
金、 白金、 銀、 銅、 アルミニウム、 ニッケル、 =1バルト、 鉛、 クロム、 モリプデ ン、 タングステン、 タンタル、 ニオブ等の金属；
これらの金属の合金やョゥ化銅の合金等、
ポリァニリン、 ポリチォフェン、 ポリピロ一ル、 ポリフエ二レンビニレン、 ポリ ( 3—メチルチオフェン）、 ポリフエ二レンスルフィ ド等の導電性高分子 など。
陽極 1 0は、 発光層 1 2よりも光取り出し側に設けられる場合には、 一般に、 取り出す光に対する透過率が 1 0 %よりも大きくなるように設定される。 可視光 領域の光を取り出す場合には、 可視光領域で透過率の高い I T 0が好適に用いら れる。
反射性電極として用いられる場合には、 上記材料の内、 外部へ取り出す光を反 射する性能を備えた材料が適宜選択され、 一般には金属や合金、 金属化合物が選 択される。
陽極 1 0は、 上記したような材料一種のみで形成してもよく、 複数を混合して 形成してもよい。 また、 同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であつ てもよい。
陽極 1 0の抵抗が高い場合には、 補助電極を設けて抵抗を下げるとよい。 補助 電極は、 銅、 クロム、 アルミニウム、 チタン、 アルミニウム合金等の金属もしく はこれらの積層物が陽極 1 0に部分的に併設された電極である。
陽極 1 0は、 上記したような材料を用いて、 スパッ夕リング法やイオンプレ一 ティング法、 真空蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜 形成法によって、 基板 2上に形成される。
また、 表面の仕事関数が高くなるようにオゾン洗浄や酸素プラズマ洗浄、 U V
洗浄を行うとよい。 有機 E L素子の短絡や欠陥の発生を抑制するためには、 粒径 を微小化する方法や成膜後に研磨する方法により、 表面の粗さを二乗平均値とし て 2 O nm以下に制御するとよい。
陽極 1 0の β莫厚は、 使用する材料にもよるが、 一般に 5 nm〜l xm程度、 好 ましくは 1 0 nm〜 1〃m程度、 さらに好ましくは 1 0〜 5 0 0 nm程度、 特に 好ましくは 1 0 ηπ！〜 3 0 0 n m程度、 望ましくは 1 0〜 2 0 0 nmの範囲で選 択される。
陽極 1 0のシート電気抵抗は、 好ましくは、 数百オーム/シート以下、 より好 ましくは、 5〜5 0オーム/シート程度に設定される。
《ホール注入層 3 1 »
ホール注入層 3 1は、 陽極 1 0とホール輸送層 5 1との間に設けられている。 ホール注入層 3 1は、 陽極 1 0から注入されたホールをホール輸送層 5 1へ輸送 する層である。 ホール注入層 3 1の膜厚は、 0 . 5 nm~ 2 0 0 nmが好ましく 、 7 nm〜l 5 0 nmが更に好ましい。 このような範囲の 11莫厚が好ましい理由は 、 駆動電圧が低く、 かつ、 陰極の突起などを被覆することができるからである。 ホール注入層 3 1に使用できる材料としては、 ホール注入層 3 1に上記の性質 を付与するものであれば特に制限はなく、 光伝導材料のホール注入材料として用 いることができる公知の材料や、 有機 E L素子のホール注入層に使用されている 公知の材料等の中から、 任意の材料を選択して用いることができる。 例えば、 ト リアリールアミン類、 ァリ一レンジァミン誘導体、 フエ二レンジァミン誘導体、 スチリル化合物、 2， 2—ジフヱ二ルビニル化合物、 ポルフィ リン誘導体等が挙 げられ、 これらの中でも、 パラフエ二レンジァミン誘導体、 4， 4， —ジァミノ ビフエニル誘導体、 4， 4， —ジアミノジフエニルスルファン誘導体、 4 , 4 ' ージアミノジフエ二ルメ夕ン誘導体、 4， 4 ' —ジアミノジフエニルエーテル誘 導体、 4， 4， ージアミノテトラフェニルメタン誘導体、 4， 4， ージアミノス チルベン誘導体、 1， 1—ジァリールシクロへキサン類、 4 , 4 '， —ジァミノ夕
—フエニル誘導体、 5 , 1 0—ジー （4ーァミノフエニル） アントラセン誘導体
、 2， 5 —ジァリールピリジン類、 2 3 5—ジァリ一ルフラン類、 2， 5—ジァ リールチオフェン類、 2 , 5 —ジァリールピロール類、 2， 5 —ジァリ一ルー 1
, 3, 4—ォキサジァゾ一ル類、 4一 （ジァリールァミノ） スチルペン類、 4, 4， ージ （ジァリールァミノ） スチルベン類、 Ν， Ν—ジァリール一 4— (2, 2—ジフエ二ルビニル） ァニリン類、 1， 4ージ （4ーァミノフエニル） ナフ夕 レン誘導体、 2， 8—ジ （ジァリールァミノ） 一 5—チォキサンテン類、 1 , 3 —ジ （ジァリールァミノ） イソインドール類等が好ましく、 更にトリス [4— [ Ν— (3—メチルフエニル) 一 Ν—フエニルァミノ] フエニル] アミン、 トリス [4 - [Ν- ( 2—ナフチル) —Ν—フエニルァミノ] フエニル] ァミン、 ポル フィ リン一銅錯体等が好ましい。
ホール注入層 3 1は、 これらの材料を、 スパッタリング法、 イオンプレーティ ング法、 真空蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を 用い、 陽極 1 0上に成膜することにより作製できる。
《ホール輸送層 5 1》
ホール輸送層 5 1は、 ホール注入層 3 1と赤色発光層 32 1との間に設けられ る。 ホール輸送層 5 1は、 ホール注入層 3 1から輸送されたホールを赤色発光層 32 1へ輸送する層である。
このホ一ル輸送層 5 1の膜厚は、 0. 5 ηπ！〜 1000 nmが好ましく、 1 0 nm~800 nmが更に好ましい。
ホール輸送層 5 1に使用できる材料は、 ホール輸送性能が高い材料であればよ く、 例えば、 トリアミン類、 テトラミン類、 ベンジジン類、 トリアリールァミン 類、 ァリ一レンジアミン誘導体、 フエ二レンジァミン誘導体、 パラフエ二レンジ ァミン誘導体、 メタフエ二レンジァミン誘導体、 1， 1—ビス （4ージァリール ァミノフエニル） シクロへキサン類、 4, 4， 一ジ （ジァリールァミノ） ビフエ ニル類、 ビス [4— (ジァリールァミノ） フエニル] メタン類、 4， 4，， ージ （ ジァリ一ルァミノ） 夕一フエニル類、 4, 4，，， —ジ (ジァリ一ルァミノ） クァ テルフエニル類、 4， 4， —ジ (ジァリールァミノ） ジフエニルエーテル類、 4
, 4' —ジ （ジァリールァミノ） ジフエニルスルファン類、 ビス [4— (ジァリ ールァミノ） フエニル] ジメチルメタン類、 ビス [4 - (ジァリールァミノ） フ ェニル] —ジ （トリフルォロメチル） メタン類等が挙げられ、 中でもァリール一 ジ （4ージァリールァミノフエ二ル） アミン類、 4， 4， 一ビス [N— （ 1ーナ
フチル） 一N—フエニルァミノ] ビフヱニル、 ホール注入層 3 1に好ましいと列 挙した材料が好ましい。
ホール輸送層 5 1は、 これらの材料を、 スパヅ夕リング法、 イオンプレーティ ング法、 真空蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を 用い、 ホール注入層 3 1上に成膜することにより作製できる。
《赤色発光層 3 2 1 »
赤色発光層 3 2 1は、 ホール輸送層 5 1と、 青色発光層 3 2 0または発光調整 層との間に設けられ、 緑色発光ドーパントを含有している。 このため、 この赤色 発光層 3 2 1の赤色発光ドーパント及び緑色発光ドーパン卜において、 陽極 1 0 及び陰極 1 5からそれそれ注入されたホール及び電子が再結合して励起状態とな り、 これが基底状態に戻る際に赤色及び緑色を発光する。 赤色発光層 3 2 1の膜 厚は 0 . 5 n m~ 5 0 n mが好ましく、 1 ηπ！〜 2 0 n mが更に好ましい。 赤色発光層 3 2 1に含有される緑色発光ドーパントとしては、 緑色発光能を有 するものであれば特に制限はなく、 例えば、 クマリン誘導体、 キナクリ ドン誘導 体、 キノリノラート系金属錯体、 ジスチリルァミン誘導体等を挙げることができ る。 特に優れた緑色発光能を有することから、 クマリン誘導体が好ましい。 更に 、 6 - (アルキルまたは無置換） —8— (アルキルまたは無置換） —7—ァミノ —3—ァリール一 4— (トリフルォロメチルまたは無置換） クマリン誘導体が好 ましい。 特にクマリン母核の 3位のァリール基には、 クマリン母核の 7Γ電子との 共役を考慮すると、 ベンゾチアゾールー 2—ィル、 ベンゾイミダゾ一ル— 2—ィ ル、 ペンゾォキサゾールー 2—ィル、 ベンゾセレナゾ一ル— 2—ィル等の基が好 ましく、 これらのァリール基中のベンゼン環部分は、 更に置換されていても構わ ない。 緑色発光ドーパントは、 ホール輸送性ホスト材料 1 0 0重量部に対して、 0 . 1重量部〜 1 5重量部含まれることが好ましい。 この範囲内であれば、 優れ た白色度を得ることができる。
また、 赤色発光層 3 2 1は、 ホール輸送性ホスト材料を含有している。 このた め、 赤色発光層 3 2 1には、 ホール輸送層 5 1のホール輸送機能を持たせること もできる。 ここで、 使用されるホール輸送性ホスト材料としては、 ホール輸送機 能を有するものであれば特に制限はなく、 例えば、 ベンジジン類、 トリアミン類
、 テトラミン類、 トリアリールアミン類、 4, 4' ージ （ジァリールァミノ） ビ フエニル類、 パラフエ二レンジァミン誘導体、 メタフエ二レンジァミン誘導体、 1, 1—ビス （4—ジァリールァミノフエニル） シクロへキサン類、 4, 4， 一 ジ （ジァリ一ルァミノ） ビフエ二ル類、 ァリ一ルージ （4—ジァリールアミノフ ェニル） アミン類、 ジスチリルァリーレン類、 ジスチリルベンゼン類、 ジスチリ ルァミン誘導体、 キノリノラート系金属錯体、 ァゾメチン類、 ォキサジァゾ一ル 類、 ピラゾ口キノリン類、 シロール類、 ナフ夕レン類、 アントラセン類、 ジカル バゾ一ル誘導体、 ペリレン類、 オリゴチオフヱン類、 クマリン類、 ピレン類、 テ トラァリールブタジエン類、 ベンゾピラン類、 ユーロピウム錯体、 ルプレン類、 キナクリ ドン誘導体、 トリアゾール類、 ベンゾォキサゾ一ル類、 ベンゾチアゾ一 ル類、 トリアリールァミンの 4量体等を挙げることができる。 これらの中でも、 4, 45 —ビス [N— （1—ナフチル） 一 N—フエニルァミノ] ビフエニル、 4 , 4， 一ビス [N— (3—メチルフエニル） 一N—フエニルァミノ] ビフエニル 、 アルミニウムトリス （8—キノリノラート）、 4， 4， —ビス （2, 23 —ジフ ェニルビニル） ビフヱニル、 ホール注入層 31に好ましいと列挙した材料等が好 ましい。
また、 赤色発光層 321は、 少なくとも一つの赤色ドーパントを含有すること が好ましい。 これにより有機電界発光素子の白色度を更に向上させることができ る。
赤色発光層 321に含有される赤色ドーパントとしては、 赤色発光能を有する ものであれば特に制限はなく、 例えば、 アントラセン類、 テトラセン類、 ペン夕 セン類、 ピレン類、 ユーロピウム錯体、 ベンゾピラン類、 4— (二電子吸引基置 換メチリデン） — 4H—ピラン類、 4— (二電子吸引基置換メチリデン） —4H ーチォピラン類、 ローダミン類、 ベンゾチォキサンテン類、 ポルフィ リン誘導体
、 フエノキサゾン類、 ペリフランテン類等が挙げられ、 中でも、 7—ジェチルァ ミノべンゾ [a]フエノキサジン一 9 H— 3—オン、 [2 - tーブチルー 6— [ t rans-2 - (2, 3, 5， 6—テトラヒドロ一 1， 1， 7， 7—テトラメチ ルーベンゾ [ i， j ] キノリジン一 9—ィル） ェテニル] 一 4 H—ピラン一 4一 ィリデン] 一 1， 3—プロパンジニトリル、 [2—メチルー 6— [t rans— 2
一 （2， 3, 5， 6—テトラヒドロ一 1， 1, 7, 7—テトラメチルーベンゾ [ i， j] キノリジン一 9—ィル） ェテニル] — 4 H—ピラン一 4—ィリデン] ― 1, 3—プロパンジニトリル、 ジベンゾテトラフエニルペリフランテン等が好ま しい。 赤色ド一パントは、 ホール輸送性ホスト材料 100重量部に対して、 0. 1重量部〜 15重量部含まれることが好ましい。 この範囲内であれば、 優れた白 色度を得ることができる。
また、 赤色発光層 321のホール移動度は、 青色発光層 320のホール移動度 より大きいことが好ましい。 これにより、 発光効率を向上させることができる。 ホール移動度は、 例えば T i me of Fl ight (T OF) 法により知 ることができる。 この TO F法では、 電圧が加えられた試料表面にパルス光を照 射し、 このパルス光により発生したホールがこの試料内 （層内） を移動した際に 生じた過渡電流、 この試料に加えた電圧、 及びこの試料の厚みから、 ホール移動 度 （単位： cm2/V . s) を計算することができる。 具体的には、 ホール移動 度を測定すべき層単独の膜 （例えば 10〜2 程度の膜） を作製し、 当該膜 を用いてホール移動度を測定する。 なお、 ホール移動度を測定する際に印加する 電界の強度は、 有機 E L素子が実際に使用される際に印加される電界強度の範囲 内にあることを条件とする。
赤色発光層 321は、 これらの材料を、 スパヅ夕リング法、 イオンプレーティ ング法、 真空共蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム共蒸着法等の公知の成膜方 法を用い、 ホール輸送層 51上に成膜することにより作製できる。
《発光調整層》
赤色発光層 321と下記の青色発光層 320との間に、 発光調整層を設けるこ とが好ましい。 この発光調整層は、 電子をブロッキングすることにより、 赤、 緑 、 青の発光強度バランスを更に向上させることができる。 この発光調整層の膜厚 は 0. 1 ηπ！〜 3 Onmが好ましい。 さらに好ましくは、 0. 5〜20nmであ る。 この範囲内であれば、 優れた白色度を得ることができる。
発光調整層に使用できる材料としては、 ホール輸送性材料等の、 電子をプロッ キングする材料を用いればよく、 トリァリ一ルァミン類、 43 4， 一ジアミノビ フエニル誘導体、 ホール注入層 31に好ましいと列挙した材料等が挙げられ、 特
に優れた電子ブロッキング性能を有することから、 中でも 4 , 4， 一ビス [ N— ( 1一ナフチル） 一; —フエニルァミノ] ビフエニルが好ましい。
発光調整層は、 これらの材料を、 スパヅ夕リング法、 イオンプレーティング法 、 真空蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用い、 赤色発光層 3 2 1上に成膜することにより作製できる。
《青色発光層 3 2 0 »
青色発光層 3 2 0は、 赤色発光層 3 2 1または発光調整層と電子輸送層 5 4と の間に設けられる。 青色発光層 3 2 0では、 陽極 1 0及び陰極 1 5からそれそれ 注入されたホール及び電子が再結合して励起状態となり、 これが基底状態に戻る 際に青色を発光する。 青色発光層 3 2 0に使用できる材料としては、 青色発光能 を有する公知の材料等の中から、 任意の材料を選択して用いることができる。 この青色発光層 3 2 0の膜厚は、 赤色発光層 3 2 1の膜厚よりも厚いことが好 ましい。 これにより、 色のバランスを更に向上させることができる。 青色発光層 3 2 0の膜厚は、 赤色発光層 3 2 1の膜厚の 1 . 1倍〜 8倍が好ましく、 1 . 2 倍〜 6倍が更に好ましい。 より具体的には、 青色発光層 3 2 0の膜厚は、 0 . 6 nm〜7 0 n mが好ましく、 5 ηπ！〜 6 0 nmが更に好ましい。
また、 青色発光層 3 2 0は、 バイポーラ性ホスト材料及び青色ドーパントを含 有していることが好ましい。 これにより、 発光効率よく青色を発光することがで ぎる。
青色発光層 3 2 0に使用できるバイポーラ性ホスト材料としては、 ホール輸送 性能と、 電子輸送性能が高い材料であればよく、 例えば、 ジスチリルァリ一レン 類、 スチルベン類、 力ルバゾール誘導体、 トリァリ一ルァミン類、 アルミニウム ビス （2—メチル一 8—キノリノラート） （p—フエニルフエノラート）、 4， 4 ， 一ビス （2 , 2—ジァリールビニル) ビフエ二ル類等を挙げることができる。 青色発光層 3 2 0に使用できる青色ドーパントとしては、 青色発光能を有する ものであれば特に制限はなく、 例えば、 ビレン類、 ペリレン類、 アントラセン類
、 ジスチリルァミン誘導体、 ベンゾォキサゾール類、 キノリノラート系金属錯体
、 ベンゾチアゾ一ル類、 ベンゾイミダゾ一ル類、 クリセン類、 フエナン卜レン類
、 ジスチリルベンゼン類、 ジスチリルァリーレン類、 ジビニルァリ一レン類、 ト
リススチリルァリ一レン類、 トリァリ一ルェチレン類、 テトラァリ一ルプ夕ジェ ン類等を挙げることができる。 この青色ドーパントのド一プ量は、 重量比で、 赤 色ド一パント及び緑色ド一パントの 2倍〜 4 0倍が好ましく、 5倍〜 3 0倍が更 に好ましい。 この範囲内であれば、 緑色ドーパントによる緑色発光及び赤色ドー パントによる赤色発光とバランスのとれた強度の青色発光が得られ、 これらの発 光により優れた白色光を得ることができる。
青色発光層 3 2 0は、 これらの材料を、 スパッタリング法、 イオンプレーティ ング法、 真空蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を 用い、 赤色発光層 3 2 1または前記発光調整層上に成膜することにより作製でき る。
《電子輸送層 5 4》
電子輸送層 5 4は、 青色発光層 3 2 0と電子注入層 3 4との間に設けられる。 電子輸送層 5 4は、 電子注入層 3 4から輸送された電子を青色発光層 3 2 0へ輸 送する層である。 電子輸送層 5 4の厚さは、 l〜5 0 nmが好ましく、 1 0〜4 0 nmがより好ましい。
電子輸送層 5 4は、 一層構造としてもよいが、 電子輸送層材料と青色発光層材 料とのェキサイプレックスや C T錯体形成等の相互作用を少なくする観点から、 二層構造とすることが好ましい。 これにより、 有機電界発光素子の寿命を長くす ることができる。
電子輸送層 5 4を一層構造とする場合には、 有機電界発光素子に要求される発 光効率や素子寿命に応じて、 電子輸送性材料を適宜選択すればよい。 具体的には
、 電子輸送性材料として、 発光効率を向上させる観点から、 電子移動度の高い電 子輸送層材料を用いることが好ましく、 素子寿命を長くする観点から、 電子移動 度の低い電子輸送性材料を用いることが好ましい。
電子輸送層 5 4を二層構造とする場合には、 電子移動度の高い電子輸送層材料 を電子注入層 3 4側に配置し、 電子移動度の低い電子輸送層材料を青色発光層 3
2 0側に配置することが好ましい。 これにより、 電子移動度の低い電子輸送層材 料が、 バッファ一機能を担うことによって、 電子移動度の高い電子輸送層材料と 青色発光層材料との前記相互作用をを少なくし、 発光効率を維持しつつ、 素子寿
命を長くすることができる。 その際、 電子移動度の低い電子輸送材料からなる層 の膜厚は、 電子移動度の高い電子輸送材料からなる層の膜厚の 0 . 1〜2倍にす ることが好ましい。
ここで、 電子移動度の低い電子輸送層材料としては、 金属フヱノラート、 キノ リノラート系金属錯体、 トリァゾール誘導体、 ォキサゾ一ル誘導体、 才キサジァ ゾ一ル誘導体、 キノキサリン誘導体、 キノリン誘導体、 ピロール誘導体、 ペンゾ ピロール誘導体、 テトラフヱニルメタン誘導体、 ピラゾ一ル誘導体、 チアゾール 誘導体、 ベンゾチアゾ一ル誘導体、 チアジアゾ一ル誘導体、 チォナフテン誘導体 、 スピロ系化合物、 イミダゾ一ル誘導体、 ペンゾイミダゾール誘導体、 ジスチリ ルペンゼン誘導体隻が挙げられ、 中でもトリス ( 8—キノリノール) アルミニゥ ム、 ビス ( 2—メチル— 8—キノリノラト） （p—フエニルフエノラト） アルミ二 ゥムが好ましい。 また、 電子移動度の高い電子輸送層材料としては、 フエナント 口リン誘導体、 フヱナントロリン誘導体、 トリァゾール誘導体、 ォキサゾール誘 導体、 ォキサジァゾ一ル誘導体、 キノキサリン誘導体、 シロール誘導体、 キノリ ン誘導体、 ピロ一ル誘導体、 ベンゾピロ一ル誘導体、 テトラフヱニルメタン誘導 体、 ピラゾール誘導体、 チアゾール誘導体、 トリフエニルメタン誘導体、 ベンゾ チアゾール誘導体、 チアジアゾ一ル誘導体、 チォナフテン誘導体、 スピロ系化合 物、 イミダゾ'一ル誘導体、 ベンゾイミダゾール誘導体、 ジスチリルぺンゼン誘導 体等が挙げられ、 中でも 2 , 9—ジメチル一 4 , 7—ジフエニルフエナントロリ ンが好ましい。 これらを単独または組み合わせて適宜使用することができる。 電子輸送層 5 4は、 上記材料を、 スパッ夕リング法、 イオンプレーティング法 、 真空蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用い、 青色発光層 3 2 0上に成膜することにより作製できる。
《電子注入層 3 4》 ' 電子注入層 3 4は、 陰極 1 5と電子輸送層 5 4との間に設けられる。 電子注入 層 3 4は、 陰極界面層を形成し、 P禽極 1 5から電子を電子輸送層 5 4へ注入しや すくする層である。 電子注入層 3 4の膜厚は、 0 . 1 n m〜3 nmが好ましく、
0 . 2 n m〜 1 n mが更に好ましい。
電子注入層 3 4に使用できる材料としては、 電子注入層 3 4に上記の性能を付
与する物質であれば特に制限なく採用でき、 例えば、 リチウム、 ナトリウム、 セ シゥム等のアルカリ金属、 ストロンチウム、 マグネシウム、 カルシウム等のアル カリ土類金属、 フッ化リチウム、 酸化リチウム、 フッ化マグネシウム、 フッ化力 ルシゥム、 フッ化ストロンチウム、 フヅ化バリウム等のアルカリ金属化合物、 ァ ルカリ土類金属のフッ化物、 酸化物、 塩化物、 硫化物等を挙げられ、 中でもフッ 化リチウムが好ましい。 電子注入層 3 4は、 単独の材料で形成してもよいし、 複 数の材料によつて形成してもよい。
電子注入層 3 4は、 これらの材料を、 スパッ夕リング法、 イオンプレーティン グ法、 真空蒸着法、 スピンコート法、 電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用 い、 電子輸送層 5 4上に成膜することにより作製できる。
《陰極 1 5 »
陰極 1 5は、 電子注入層 3 4に電子を注入する電極であり、 電子注入効率'を高 くするために仕事関数が例えば 4 . 5 e V未満の金属や合金、 電気伝導性化合物 及びこれらの混合物が電極物質として採用される。
このような陰極材料としては、 例えば、 リチウム、 ナトリウム、 マグネシウム 、 銀、 銅、 アルミニウム、 インジウム、 カルシウム、 スズ、 ルテニウム、 チタ二 ゥム、 マンガン、 クロム、 イットリウム、 アルミニウム—カルシウム合金、 アル ミニゥム—リチウム合金、 アルミニウム—マグネシウム合金、 マグネシウム—銀 合金、 マグネシウム一ィンジゥム合金、 リチウム一ィンジゥム合金、 ナトリウム 一カリウム合金、 ナトリウム—カリウム合金、 マグネシウム/銅混合物、 アルミ ニゥム /酸化アルミニウム混合物などが挙げられる。 また、 陽極に用いられる材 料として採用できる材料も使用できる。 これらの中でも、 アルミニウムが好まし い。
陰極 1 5は、 赤色発光層 3 2 1及び青色発光層 3 2 0よりも光取り出し側に設 けられる場合には、 一般に、 取り出す光に対する透過率が 1 0 %よりも大きくな るように設定され、 例えば、 超薄膜のマグネシウム一銀合金に透明な導電性酸化 物を積層化して形成された電極などが採用される。 また、 この陰極 1 5において
、 導電性酸化物をスパッタリングする際に、 発光層などがプラズマにより損傷す るのを防ぐため、 銅フタロシアニンなどを添加したバヅファ一層を、 陰極 1 5と
電子注入層 34との間に設けるとよい。
光反射性電極として用いられる場合には、 上記材料の内、 .外部へ取り出す光を 反射する性能を備えた材料が適宜選択され、 一般には金属や合金、 金属化合物が 選択される。
陰極 15は、 上記材料単独で形成してもよいし、 複数の材料によって形成して もよい。 例えば、 マグネシウムに対して銀や銅を 1〜20重量％添加させたり、 アルミニウムにチリゥムを 0. 1〜10重量％添加させれば、 陰極 15の酸化を 防止でき、 また陰極 15の電子注入層 34との接着性も高くなる。
また、 陰極 15は、 同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であって もよい。 例えば以下のような構造にしてもよい。
-陰極 15の酸化を防ぐため、 陰極 15の電子注入層 34と接しない部分に、 耐 食性のある金属からなる保護層を設ける。
この保護層形成用の材料としては例えば銀やアルミニウムなどが好ましく用い られる。
陰極 15は、 真空蒸着法、 スパッタリング法、 イオン化蒸着法、 イオンプレー ティング法、 電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって、 電子注入層 3 または該保護層上に形成できる。
陰極 15の膜厚 （保護層の厚さは含まず） は、 使用する電極材料にもよるが、 一般に、 Snm l m程度、 好ましくは 5 ~ 700 nm程度、 特に好ましくは 10nm~500 nm程度、 望ましくは 50〜 20 Onmに設定される。
陰極 15のシート電気抵抗は、 数百オーム/シート以下に設定することが好ま しい。
このように、 第二の実施の形態に係る有機 EL素子は、 以下の （9) 〜 （13 ) のいずれか 1に記す構成を備えていればよく、 他の部分は適宜変形できる。
(9) 陽極上に少なくともホール輸送層、 有機発光層及び陰極が順次設けられ、 前記有機発光層は、 ホール輸送層側から赤色発光層及び青色発光層が順次設けら れてなり、 かつ、 赤色発光層は緑色ドーパントを含有する構成。
(10)上記 （9) の構成において、 赤色発光層と青色発光層との間に、 発光調 整層が設けられている構成。
( 1 1) 上記 （9) 又は （10) の構成において、 青色発光層の厚さは、 赤色発 光層の厚さよりも大きい構成。
(12) 上記 （9) から （ 1 1) のいずれか 1の構成において、 赤色発光層は、 ホール輸送性材料、 赤色ドーパント及び緑色ドーパントを含有する構成。
( 13) 上記 （9) から （ 12) のいずれか 1の構成において、 赤色発光層のホ ール移動度は、 青色発光層のホール移動度よりも高い構成。
( 14) 上記 （9) から （ 13) のいずれか 1の構成において、 青色発光層は、 ジスチリルァミン誘導体、 ピレン類、 ペリレン類、 アントラセン類、 ベンゾォキ サゾール類、 ベンゾチアゾール類、 ベンゾイミダゾ一ル類、 クリセン類、 フエナ ントレン類、 ジスチリルペンゼン類及ぴテトラァリールブタジエン類からなる群 より選択される少なくとも一つの青色ド一パントと、 ジスチリルァリ一レン類、 スチルベン類、 力ルバゾ一ル誘導体、 トリァリ一ルァミン類、 アルミニウムビス
(2—メチル一8—キノリノラート） （p—フエニルフエノラ一ト） 及び 4, 45 —ビス （2, 2 ' —ジフエ二ルビニル） ビフエ二ルからなる群より選択される少 なくとも一つのバイポーラ性ホスト材料とを含有する構成。
上述の有機電界発光素子を使用したカラー表示装置を、 図 6および図 7に示す 図 6は、 カラ一表示装置 101の全体構成の概略構成図である。 カラー表示装 置 101は、 コントローラ 102、 デ一夕ドライ ノ 103、 スキャンドライバ 1 04および有機電界発光パネル 105から構成されている。
カラー表示装置 101のコントロ一ラ 102は、 データドライノ 103及びス キャンドライ ノ 104と接続されている。 コントローラ 102は、 入力された表 示データ及び制御信号に基づいて、 有機電界発光パネル 105に表示データを表 示するための表示信号 （走査信号） を、 データドライバ 103及びスキャンドラ イ ノ 104に出力する。
データドライ ノ、 103は有機電界発光パネル 105に形成された陽極 107と接 続され、 スキャンドライバ 104は有機電界発光パネル 105に形成された陰極 108と接続されている。 データドライバ 103には定電流駆動回路 106が内 蔵されている。
次に、 有機電界発光パネル 1 0 5について説明する。 図 7は、 陰極 1 0 8に沿 つた有機電界発光パネル 1 0 5の模式断面図である。 図 7に示すように、 有機電 界発光パネル 1 0 5は、 透明基板 1 0 9と、 透明基板 1 0 9の表面に形成された 有機電界発光素子 1 1 0と、 透明基板 1 0 9と有機電界発光素子 1 1 0の間に設 けられたカラーフィルタ ( C F ) 1 1 2とを備えている。
データドライバ 1 0 3は、 表示信号に基づいて、 有機電界発光パネル 1 0 5の 画素を発光させるためにスイッチングを行い、 定電流駆動回路 1 0 6により陽極 1 0 7を介して、 有機電界発光素子 1 1 0に表示信号に応じた電流を供給する。 スキャンドライバ 1 0 4は、 表示信号に対応する陰極 1 0 8を定電源 (例えばグ ランド） に接続する。 これにより、 有機電界発光素子 1 1 0に表示する表示デ一 夕の輝度に応じた電流を注入する。
カラーフィル夕 1 1 2は、 有機電界発光素子 1 1 0から離間した位置に有機電 界発光素子 1 1 0と対応する状態で配置され、 発光の取り出し方向がカバー板 1 1 1側になっている。
カバー板 1 1 1は、 シール材 1 1 3を介して基板に固定されている。 即ち、 有 機電界発光素子 1 1 0は、 基板 1 0 9、 シール材 1 1 3及びカバ一板 1 1 1によ り囲まれている。
有機電界発光素子 1 1 0としては、 第二の実施の形態に記載されている有機電 界発光素子を用いることができる。 そして有機電界発光素子 1 1 0は、 基板 1 0 9と対向する面を除いてパヅシぺーシヨン膜 1 1 5により被膜されている。 パヅ シベーシヨン膜 1 1 5は、 水分の透過を防止する材質で形成されている。
陽極 1 0 7は、 基板 1 0 9の表面に複数、 平行なストライプ状に形成されてい る。 陽極 1 0 7は、 図 7において、 紙面に対して垂直方向に延びるように形成さ れている。 有機電界発光層 1 1 4は、 陽極 1 0 7と直交する方向に延びる複数の 平行なストライプ状に形成されている。
陰極 1 0 8は、 ストライプ状に形成された有機電界発光層 1 1 4の上に積層さ れ、 陽極 1 0 7と直交する状態に形成されている。 有機電界発光素子 1 1 0を構 成する画素は、 陽極 1 0 7及び陰極 1 0 8の交差部分において、 基板 1 0 9上に マトリックス状に配置されている。 陰極 1 0 8は、 有機電界発光層 1 1 4の発光
を透過可能とするため透明に形成されている。
有機電界発光素子 1 10の: R (赤色発光)、 G (緑色発光)、 B (青色発光） は 、 それそれ発光ピーク波長 580 nm~680 nm及び半値幅 1 Οηπ！〜 140 nm、 発光ピーク波長 510 nm〜550 nm及び半値幅 10 nm〜 140 nm
、 並びに発光ピーク波長 440 ηπ！〜 490 nm及び半値幅 10 ηπ！〜 140η mを有する。
カラーフィルタ 112の R (赤)、 G (緑)、 B (青) の画素 (図示せず) は、 それそれ透過ピーク波長 560 nm立ち上がり、 透過ピーク波長 5 1 Οηπ！〜 5 50 nm及び半値幅 140 nm以下（例えば 80 ηπ！〜 140 nm)、並びに透過 ピーク波長 450 nm〜490 nm及び半値幅 140 nm以下 (例えば 80 nm 〜 140 nm) を有する。
有機電界発光素子 1 10の発光ピーク波長を中心としてこの発光ピーク波長の 半値幅を増減させた範囲である有機電界発光素子 1.10の発光領域は、 カラーフ ィル夕 1 12の透過ピーク波長を中心としてこの透過ピーク波長の半値幅を増減 した範囲であるカラ一フィルタ 1 12の透過領域内に含まれる。 但し、 カラ一フ ィル夕 1 12の R (赤） の画素の透過ピーク波長に関して、 56 Onm立ち上が りとは、 如何なる 560 nmより長い波長の光をも含み得ることを意味する。 こ れは、 560 nmより長い波長の光は、 560 nmの波長の光よりも低いエネル ギーを有することによる。 また、 このように波長の下限のみが設定されるので、 半値幅は特に設定されない。
次に、 上述したカラ一表示装置 101の作用を説明する。 コントローラ 102 は、 入力された表示データ及び制御信号に基づいて、 表示信号をデ一夕ドライバ
103及びスキャンドライバ 104に出力する。 コントローラ 102から出力さ れた表示信号に基づいて、 定電流駆動回路 106は、 発光させるべき部分の陽極
107及び陰極 108の間に、 表示データに応じた電流を注入する。 注入された 電流により発光する白色光が、 カラーフィル夕 1 12を透過してカバー板 1 1 1 側から出射される。 白色光がカラーフィルタ 1 12の R (赤)、 G (緑)、 B (青
) の画素を透過した後、 対応する色の光となる。 R (赤）、 G (緑)、 B (青） の 画素の組み合わせにより、 所望の色が再現される。
また、 有機電界発光素子 1 1 0の発光特性及びカラーフィル夕 1 1 2の透過特 性を前記の範囲とすることにより、 各,色ごとに発光波長の範囲が透過波長の範囲 に含まれるため、 効率的に美しい発色を得ることができる。
なお、 上述した実施の形態において、 カラーフィル夕 1 1 2には無機カラ一フ ィル夕を用いてもよいし、 有機カラ一フィル夕を用いてもよい。 また上述した実 施の形態において、 パッシブ ·マトリックス方式にてカラ一表示装置 1 0 1を具 体化したが、 いずれかの電極側にスィヅチング機能を持たせ、 ァクティブ 'マト リックス方式にて具体化してもよい。
次に、 上述の有機電界発光素子をバックライ トとして用いた液晶表示装置を説 明する。 図 9に示すように、 液晶表示装置 2 0 0は、 液晶パネル 2 0 1とバック ライ ト 2 0 2とからなる。 液晶パネル 2 0 1は公知のものであり、 複数の画素 を有しており、 それそれの画素に対応して R (赤）、 G (緑)、 B (青） のカラ一 フィルタ (図示せず) が設けられている。 そして、 液晶を挟んで設けられている 電極に印加する電圧を調整して、 各画素を通過する光の量を調整する。 ここで、 R G、 Bのカラーフィル夕の特性としては、 それそれ、 透過ピーク波長 5 6 0 nm立ち上がり、 透過ビーク波長 5 1 0 nm〜5 5 0 nm及び半値幅 1 4 0 nm 以下（例えば 8 0 ηπ！〜 1 4 0 nm)、並びに透過ピーク波長 4 5 0 nm〜4 9 0 nm及び半値幅 1 4 0 n m以下 （例えば 8 0 nm~ 1 4 0 nm) であることが好 ましい。
バックライ ト 2 0 2は、 第二の実施の形態に示された有機電界発光素子で構成 される。 バックライ ト 2 0 2を構成する有機電界発光素子は、 透明基板 2 0 3に 、 図 9における下方向に向かって順に、 透明電極である陽極 2 0 4、 有機層 2 0 5、 金属電極である陰極 2 0 6が積層され、 その外側にパッシベーシヨン膜 2 0 7を設けて有機電界発光素子の電極や有機化合物を外部の水分や酸素から保護す る o
陽極 2 0 4、 有機層 2 0 5、 陰極 2 0 6は全て基板とほぼ同じ大きさになるよ うに形成されており、 陽極 2 0 4から陰極 2 0 6に向かって電流を流すと、 素子 全体が同時に発光する。
有機層 2 0 5は、 第二の実施の形態に記載されているように、 少なくとも赤発
光層と青発光層とを有し、 赤発光層は緑色の発光ドーパントを含有している。 そ して、 有機層 2 0 5は、 電流が注入されると白色に発光する。 その発光は、 発光 ピーク波長 5 8 0 ηπ！〜 6 8 0 n m及び半値幅 1 0 n m〜 1 4 0 nm、 発光ピー ク波長 5 1 0 n m〜5 5 0 n m及び半値幅 1 0 n m〜 1 4 0 n m、 並びに発光ピ ーク波長 4 4 0 n m〜4 9 0 n m及び半値幅 1 0 ηπ！〜 1 4 0 nmとなる特性を 有する。
このように構成された液晶表示装置 2 0 0の作用を説明する。 液晶パネル 2 0 1には、 図示しない液晶パネル駆動装置からの信号が入力され、 この信号に従つ て、 液晶パネル 2 0 1の各画素における光の透過率が決まる。 同時に、 バヅクラ イ ト 2 0 2の陽極 2 0 4かち陰極 2 0 6に向かって電流が注入され、 パックライ ト 2 0 2が白色に発光する。 バックライ 卜 2 0 2からの光は液晶パネル 2 0 1に 入射し、 各画素及びカラーフィル夕を通って観察者の目に届く。 この際、 液晶パ ネル 2 0 1の画素において通過する光の量が調整され、 更にカラ一フィル夕によ つて通過する光の波長領域が制限される。 このようにして、 液晶表示装置全体と して所望の画像等を表示する。
このような液晶表示装置 2 0 0に於いても、 液晶パネル 2 0 1のカラーフィル 夕の透過特性及びバックライ ト 2 0 2を構成する有機電界発光素子の発光特性を 前記の範囲とすることにより、 各色ごとに発光波長の範囲が透過波長の範囲に含 まれるため、 効率的に美しい発色を得ることができる。
[実施例]
以下、 本発明の実施例及び比較例について以下に記すが、 本発明は以下の例に 限定して解釈されるものでないことは当然である。
〈実施例 1〉
一方の面上に、 陽極 1 0 (膜厚 2 5 O n mの I T Oの層） が形成された透明な ガラス . (基板） 1を用意し、 基板洗浄を行った。 基板洗浄は、 アルカリ洗浄、 純 水洗浄を順次行い、 乾燥させた後に紫外線ォゾン洗浄を行った。
基板洗浄を行ったガラス 1の陽極 2上に、 真空蒸着装置 （カーボンるっぽ、 蒸 着速度 0 . l n m/ s、 真空度約 5 . 0 x 1 0— 5 P a ) で膜厚 5 0 nmの下記式
(1) で示す N , N ' —ビス （4 ' ージフエニルアミノー 4 —ビフエ二リル ) — N , N ' —ジフエ二ルペンジジンの層を作製し、 この層をホール注入輸送 層 11とした。
(1)
ホール注入輸送層 11上に、 真空蒸着装置 (カーボンるつぼ、 蒸着速度 0. 1 nm/s 真空度約 5. 0 x 10— 5Pa) で膜厚 30 nmの下記式 （2) で示す 4, 4， 一ビス （2, 25 —ジフヱ二ルビニル） ビフエニル （93. 0重量％) と、 下記式（3)で示す 4, 4， 一 （ビス （9—ェチル 一3—カルパゾビ二レン ) —1, Γ—ビフエニル （7. 0重量％) とを共蒸着した層を作製し、 この層を 発光層 12とした。
(2)
発光層 12上に、 真空蒸着装置 （カーボンるつぼ、 蒸着速度 0. l nm/s、 真空度約 5. 0X 10— 5Pa) で膜厚 5 nmの下記式 （4) で示すトリス （8— キノリノール） アルミニウム (37重量％) と、 上記式 (2) で示す 4, 4， 一 ビス （25 25 —ジフエ二ルビニル） ビフエニル （63重量％) とを共蒸着した 層を作製し、 この層を非発光層 1 3とした。
(4)
非発光層 13上に、 真空蒸着装置 (力一ボンるつぼ、 蒸着速度 0. I nmZs 、 真空度約 5. 0 x 10— 5Pa) で膜厚 1 5 nmの下記式 （5) で示す 2, 5— ビス （6' - (2，， 255 —ビビリジル）） 一1 , 1—ジメチル一 3, 4—ジフエ ニルシロールの層を作製し、 この層を電子注入輸送層 14とした。
(5)
電子注入輸送層 14上に、 真空蒸着装置 （力一ボンるつぼ、 蒸着速度 0. I n m/s、 真空度約 5. 0 X 1 0~5P a) で、 フヅ化リチウムの膜厚 0. 5nmの 層を形成し、 この層を陰極界面層とした。
電子注入輸送層 14上に、 タングステンボート （蒸着速度 lnm/s、 真空度 約 5. 0 X 10— 5P a)で膜厚 150 nmのアルミニウムの層を形成し、 この層 を陰極 15とし、 有機電界発光素子を作製した。
作製した有機電界発光素子を、 ガラスキャップで封止し、 陽極 10と陰極 15 とを公知の駆動回路で接続し、 輝度 1600 c d/m2における電力効率 （1m /W) と、 初期輝度 4800 c d/m2にしたときの電流を流し続けた際の初期 輝度半減寿命 (輝度が 2400 c d/m2になるまでの時間、 hr) とを測定し た。 輝度は、 輝度測定器 （株式会社トプコン製、 商品名 BM7) にて行った。 測 定結果を表 1に記す。
〈比較例 1 >
比較例 1では、 非発光層 13を設けないこと以外は実施例 1と同様に有機 E L 素子を作製した。 作製した有機 EL素子について、 実施例 1と同様に電力効率及 び初期輝度半減寿命を測定した。 測定結果を表 1に記す。
〈実施例 2〜 6〉
実施例 2〜6では、 それそれ、 非発光層におけるトリス （8—キノリノール） アルミニウムの添加割合を 9重量％、 15重量％、 40重量％、 50重量％、 6 5重量％に変えた以外は実施例 1と同様に有機 EL素子を作製した。 作製した有 機 EL素子について、 実施例 1と同様に電力効率及び初期輝度半減寿命を測定し た。 測定結果を表 1に記す。 - 〈実施例 7〜 8〉
実施例 7〜 8では、 それそれ、 発光層 12の膜厚を 3 Onmとし、 非発光層 1 3の膜厚を 25 nm、 20 nmに変えた以外は実施例 1と同様に有機 EL素子を 作製した。 作製した有機 EL素子について、 実施例 1と同様に電力効率及び初期 輝度半減寿命を測定した。 測定結果を表 2に記す。
〈実施例 9 >
実施例 9では、 非発光層 13におけるトリス (8—キノリノール) アルミニゥ ムを、 上記式 (5)で示す 2， 5 -ビス (6' - (2,， 2" 一ビビリジル）） 一
1， 1—ジメチルー 3, 4—ジフエ二ルシロールに変えた以外は実施例 1と同様 に有機 EL素子を作製した。 作製した有機 EL素子について、 実施例 1と同様に
電力効率及び初期輝度半減寿命を測定した。 測定結果を表 3に記す。
表 1 ： Al q 3ドープ量と電力効率 '半減寿命
表 2 ：非発光層 13の膜厚と電力効率 ·半減寿命
表 3 ：非発光層 13に含有される材料と電力効率 ·半減寿命
なお、 各実施例について、 非発光層 13と電子注入輸送層 14の電子移動度及 びホール移動度を TOF法によって測定した。 その結果、 非発光層 13は、 電子 輸送性を備え、 かつ、 電子注入輸送層 14よりもホール輸送性が高いことが分か つた。 また、 作製した有機 EL素子のスペクトルを上記輝度測定器にて測定した
ところ、 非発光層 1 3に含まれる材料による発光 （ピーク波長） は確認されなか つた。
〈評価〉
実施例 1〜 9及び比較例 1から、 非発光層 1 3を設けると、 非発光層 1 3を設 けない場合と比べて、 電力効率はほとんど変化なく、 初期輝度半減寿命が長くな ることが分かった。
実施例 1〜 6及び比較例 1から、 非発光層 1 3のホール移動度を大きくすると 、 電力効率はほとんど変化なく、 初期輝度半減寿命が長くなることが分かった。 なお、 実施例 6における非発光層 1 3は、 T O F法による測定で、 電子輸送性が ホール輸送性よりも大きかった。
T〇F法により トリス （8—キノリノール） アルミニウムの電子移動度及びホ ール移動度を測定したところ、 電子輸送性を備え、 かつ、 電子注入輸送層よりも ホール輸送性が高いことが分かった。 この結果と実施例 1〜 8及び比較例 1から 、 非発光層 1 3は、 電子輸送性を備え、 かつ、 電子注入輸送層よりもホール輸送 性が高い材料を含有するとよいことが分かった。
実施例 9及び比較例 1から、 電子注入輸送層に含有される材料と、 ホール輸送 性材料とを含有させた非発光層 1 3でも本発明による効果が得られることが分か つた。
実施例 1 ~ 8及び比較例 1から、 ホール輸送性材料として発光層 1 2に含有さ れる材料 （ホスト） を採用しても本発明による効果が得られることが分かった。 実施例 4、 7、 8及び比較例 1から、 非発光層 1 3の膜厚を厚くすると初期輝 度半減寿命が長くなることが分かつた。
〈実施例 1 0〉
一方の面上に、 陽極 1 0 (膜厚 1 7 0 nmの I T〇の層） が形成された透明な ガラス (基板) 2を用意し、 基板洗浄を行った。 基板洗浄は、 アルカリ洗浄、 純 水洗浄を順次行い、 乾燥させた後にエキシマ U V洗浄を行つた。
陽極 1 0上に、 真空蒸着装置 （カーボンるつぼ、 蒸着速度 0 . l nm/ s、 真 空度約 5 . 0 X 1 0— 5 P a ) で、 トリス [ 4 - [N - ( 3—メチルフエニル) 一
N—フエニルァミノ] フエニル] ァミンの膜厚 1 0 nmの層を作製し、 この層を
ホール注入層 31とした。
ホール注入層 31上に、 真空蒸着装置 （カーボンるつぼ、 蒸着速度 0. l nm /s、 真空度約 5. 0 X 10— 5 P a) で、 4, 4， 一ビス [N— ( 1—ナフチル ) —N—フエニルァミノ] ビフエニルを蒸着した膜厚 7 Onmの層を作製し、 こ の層をホール輸送層 5 1とした。
ホール輸送層 51上に、 真空蒸着装置 （カーボンるつぼ、 蒸着速度 0. l nm /s、 真空度約 5. 0 X 10—5 P a) で、 赤色発光層ホスト材料である 4， 4， —ビス [N— ( 1一ナフチル) —N—フエニルァミノ] ビフエニル、 赤色ドーパ ントである [2— t—プチルー 6— [t r ans— 2— (2， 3 , 53 6—テト ラヒドロ— 1， 1, 7, 7—テトラメチル一ベンゾ [ i， j ] キノリジン一 9一 ィル） ェテニル] — 4 H—ピラン一 4ーィリデン] 一 1， 3—プロパンジニトリ ル （0. 5重量％)、 及び緑色発光ドーパントである N， N， —ジメチルキナクリ ドン （1重量％) を共蒸着した膜厚 5 nmの層を作製し、 この層を赤色発光層 3 2 1とした。
赤色発光層 321上に、 真空蒸着装置 （力一ボンるつぼ、 蒸着速度 0. l nm /s、 真空度約 5. 0 X 10— 5Pa) で、 青色発光層ホスト材料である 4, 4， —ビス （2， 2， —ジフヱ二ルビニル） ビフエ二ル、 及び青色ド一パントである 4, 4， 一ビス [2— （N—ェチルカルバゾ一ルー 2—ィル） ビニル] ビフヱ二 ル （3重量％) を共蒸着した膜厚 25 nmの層を作製し、 この層を青色発光層 3 20とした。
なお、 赤色発光層のホール移動度と、 前記青色発光層のホール移動度を測定し たところ、 赤色発光層のホール移動度の方が高かった。
また、 4， 4， 一ビス ( 2 , 25 ージフエ二ルビニル） ビフェニルのホール移 動度、 電子移動度を測定した結果、 4, 45 —ビス （2， 2' ージフエ二ルビ二 ル） ビフエニルはバイポーラ性材料であった。
青色発光層 320上に、 真空蒸着装置 （カーボンるつぼ、 蒸着速度 0. l nm
/s、 真空度約 5. 0 X 10- 5P a) で、 トリス （8—キノリノール） アルミ二 ゥムの膜厚 15 nmの層を形成し、 この層を電子輸送層 54とした。
電子輸送層 54上に、 真空蒸着装置 （カーボンるっぽ、 蒸着速度 0. l nm/
s、 真空度約 5. 0 x 10— 5P a) で、 フヅ化リチウムの膜厚 0. 5 nmの層を 形成し、 この層を電子注入層 34とした。
電子注入層 34上に、 タングステンボート （蒸着速度 l nm/s、 真空度約 5 . 0 X 10-5 P a) で、 アルミニウムの膜厚 1 0 O nmの層を形成し、 この層を 陰極 1 5とし、 有機電界発光素子を作製した。
作製した有機電界発光素子を、 ガラスキャップで封止した。 この有機電界発光 素子の輝度 1 600 c d/m2における発光色の色度座標、 発光効率 （lmZW )、 電流を流し続けた際の初期輝度 (4800 c d/m2に設定） の半減寿命 （輝 度が 2400 c d/m2になるまでの時間） 及び色度変化を測定した。 輝度は、 輝度測定器 （株式会社トプコン製、 商品名 BM7) を用いて測定した。 また、 色 度変化は、 色度 Xの変化量の 2乗と色度 yの変化の 2乗との和の平方根で定義し た。 なお、 色度の変化量とは、 初期の色度と輝度が半減したときの色度との差で ある。 測定結果等を表 4に記す。
また、 発光スペクトルを、 スペクトル測定器 （株式会社トプコン製、 商品名 S R— 2) によって測定したところ、 発光スペクトルが、 44 O nm以上 49 O n m以下、 5 10 nm以上 550 nm以下、 および 580 nm以上 680 nm以下 の領域に極大点を有していた。
〈実施例 1 1〜32〉
基板 2、 陽極 10、 ホール輸送層 5 1、 青色発光層 320、 電子注入層 34及 び陰極 15は、 実施例 1 1〜 32においても、 実施例 10と同様にして形成され た。
その他の層は、 下記の表 4及び 5にまとめて示す材料により、 形成された。 表 4及び 5中の化合物番号は、 以下の通りである。
1 ： トリス ( 8—キノリノール) アルミニウム
2 ： 45 4， 一ビス （ 2， 2 '—ジフエ二ルビニル) ビフエニル
3 ： 4， 4， 一ビス [2— (N—ェチルカルバゾール— 2—ィル） ビニル] ビフェニル
4 : 4, 45 —ビス [N- ( 1一ナフチル) —N—フエニルァミノ] ビフエ ニル
5 ： [2— t一ブチル— 6— [t r ans— 2— （2, 3, 5, 6—テトラヒ ドロー 1， 1 , 7, 7—テトラメチルーベンゾ [i, j ] キノリジン一 9—ィル ) ェテニル] —4H—ピラン一 4—ィリデン] 一 1, 3—プロパンジニトリル
6 ： N3 N， ージメチルキナクリ ドン
7 ·· トリス [4— [N- (3—メチルフヱニル） —N—フエニルァミノ] フ ェニル] ァミン
8 : 2, 9ージメチル— 4 , 7—ジフエニルフエナントロリン
9 : 4， 4， —ビス [N- ( 3—メチルフェニル) —N—フエニルァミノ] ビフエニル
10 ： 7—ジェチルァミノべンゾ [a] フエノキサジン一 9 H— 3—オン l l : c i s— 2— ( 1, 3—ベンゾチアゾ一ルー 2—ィル） — 3— （ 8— ヒドロキシー 2, 3, 5 , 6—テトラヒドロー 1， 1, 7, 7—テトラメチル一 ペンゾ [ i， j ] キノリジン一 9—ィル) ァクリル酸ラクトン
12 ： トリス [4 - [N— ( 2—ナフチル) —N—フエニルァミノ] フエ二 ル] ァミン
13 ：ジベンゾ [c , n] キナクリ ドン
14 ：ポルフィ リン—銅 （II) 錯体
1 5 ： [2—メチル一 6— [t r an s— 2— ( 2 , 3, 5, 6—テトラヒド 口一 1, 1， 7， 7—テトラメチルーベンゾ [ i， j ] キノリジン一 9—ィル） ェテニル] 一 4 H—ピラン一 4ーィリデン] — 1 , 3—プロパンジニトリル
16 : 3— （ 1, 3—べンゾチアゾ一ルー 2—ィル） 一 7—ジェチルァミノ クマリン
17 ：ジベンゾ [f 3 g ： s, t ] ペン夕セン
18 : 7' ーァザ一 8， ーシクロへキシルー 9一チアアントロ [ 10 a， 1 0 -a ： 9 , 9 a-m： 5 , 1 0 a— 1] アントラセン一 10—オン
1 9 ：ジベンゾテトラフェニルペリフランテン
20 :アントロ [7, 6— 0 : 6 , 5 a-p ： 5 a， 5 - q ： 53 4 a - r ： 4 a 5 4— s] テトラセン
1 ：ジナフト [2 , 1— d : l, 8 a- e ： 8 a, 8-f ： 8, 7— g]
[4， 3— j ] アントラセン
22 ：ジベンゾ [d， e ： u, v] ペン夕セン
電子輸送層 54は、 実施例 11においてのみ、 P倉極側から 2, 9—ジメチルー 4， 7—ジフエニルフエナン卜口リン (8)及びトリス ( 8—キノリノール） ァ ルミニゥム （1) の順に 7. 5 nmずつ積層した二層構造とした。 実施例 12〜 32においては、 実施例 10と同様にして電子輸送層 54が形成された。
なお、 実施例 11〜32の赤色発光層のホール移動度と、 前記青色発光層のホ ール移動度を測定したところ、 赤色発光層のホール移動度の方が高かった。 発光調整層は、 実施例 11、 12、 14、 16、 18、 20、 22、 24、 2 6及び 28において、 赤色発光層 321及び青色発光層 320の間に、 4， 45 —ビス [N- ( 1一ナフチル) —N—フエニルァミノ] ビフヱニル (4) を蒸着 して膜厚 1 nmにて形成された。
赤色発光層 321及びホール注入層 31は、 下記の表 4及び 5において示され るように、 種々の材料が蒸着されて形成された。 赤色発光層 321中のホスト材 料は、 実施例 12においてのみ、 4， 4， ― [N— （3—メチルフエニル） — N 一フエニルァミノ] ビフエニル (9) が用いられ、 実施例 11及び 13〜 32に おいては、 実施例 10と同様に 4， 4， —ビス [N— ( 1—ナフチル) — N—フ ェニルァミノ] ビフエニル (4) を用いて形成された。
実施例 11〜32において作製した有機 EL素子による発光ついて、 実施例 1 0と同様に、 輝度 1600 c d/m2における発光色の色度座標、 発光効率 （ 1 m/W)、 電流を流し続けた際の初期輝度 （4800 c d/m2に設定） の半減寿 命 （輝度が 2400 c d/m2になるまでの時間） 及び色度変化を測定した。 輝 度は、 輝度測定器 （株式会社トプコン製、 商品名 BM7) を用いて測定した。 ま た、 色度変化は、 色度 Xの変化量の 2乗と色度 yの変化の 2乗との和の平方根で 定義した。 なお、 色度の変化量とは、 初期の色度と輝度が半減したときの色度と の差である。 測定結果等を表 4及び 5に記す。
また、 発光スペクトルを、 スぺクトル測定器によって測定したところ、 発光ス ぺクトルが、 440 nm以上 490 nm以下、 510 nm以上 550 nm以下、 および 580 nm以上 680 nm以下の領域に極大点を有していた。
4
実 m 実 実 実 実 . 実
施 施 施 施 施 施 施 施 施 施 施 施 施 例 例 例 例 例 例 例 例 例 例 例 例
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 陰極 AI ΑΙ AI A1 ΑΙ AI AI AI AI AI AI AI AI 注人層 LiF LiF LiF LiF LiF LiF LiF LiF LiF LiF LiF LiF LiF 電子輪送層 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1及び 8 t及び 8 1及び 8 ホス卜 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 色
発 青色ドー
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 光 パント 3 素
層
発光調整層 4 4 4 4 無 4 ί¾ 4
子
赤 ホス卜 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 色 赤色ドー
構 1 9 15 5 10 20 21 17 22 19 5 1 9
発 パント 1 0 21 光 緑色ドー
造 1 6 1 3 6 13 1 6 1 1 1 1 1 1 13 1 3
層 1 6
パン卜 1 3 1 1 ホール輸送層 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 . 4 4 4 ホ一ル注入層 12 1 2 12 14 1 2 1 4 12 14 8 8 12 14 14 陽極 ITO ITO ITO ITO ITO ITO ITO ΪΤΟ ITO ITO ITO ITO ITO ガ ガ ガ ガ ガ ガ ガ ガ ガ ガ ガ ガ ガ 基板 ラ ラ ラ ラ ラ ラ ラ ラ ラ ラ ラ ラ ラ ス ス ス ス ス ス ス ス ス ス ス ス ス
X 0.31 0.32 0.33 0.32 0.31 0.3 0.31 0.32 0.32 0.33 0.33 0.32 0.31 y 0.31 0.32 0.33 0.32 0.31 0.32 0.31 0.32 0.32 0.32 0.31 0.32 0.33 発先効率
12.4 11 11.7 10.9 10.2 11.2 9.9 12.4 12.3 11.3 12.8 11.3
(Im/W) 11.7 素子寿命
478 300 344 341 348 332 344 299 431 332 331 236 256
(hr)
色度変化 0.006 0.01 0.009 0.009 0.008 0.006 0.01 0.009 0.009 0.01 0.006 0.009 0.006
〈比較例 2〜 5〉
下記の表 6に示す材料により、 本発明の有機電界発光素子とは、 赤色発光層及 び青色発光層の積層順が異なる比較例の有機電界発光素子を、 実施例と同様にし て作製した。 表 6中の化合物番号は、 上記の表 4及び 5中の化合物番号と共通で め
比較例の有機電界発光素子を、 実施例と同様にして、 発光色の色度座標、 輝度
1 6 0 0 c d/m2における発光効率 ( l m/W)、 電流を流し続けた際の初期輝 度 （4 8 0 0 c d/m2に設定） の半減寿命 (輝度が 2 4 0 0 c d /m2になるま での時間） 及び色度変化を測定した。 輝度は、 輝度測定器 （株式会社トプコン製 、 商品名 B M 7 ) を用いて測定した。 また、 色度変化は、 色度 Xの変化量の 2乗 と色度 yの変化の 2乗との和の平方根で定義した。 なお、 色度の変化量とは、 初 期の色度と輝度が半減したときの色度との差である。 測定結果等を表 6に記す。
表 6 比較例 比較例 比較例 比較例
2 3 4 5 陰極 AI AI AI AI 電子注入層 LiF LiF LiF LiF " s1!®送層 1及び 8 1及び 8 8 8 ホス卜 4 1 4 1 赤色 σ
素 赤色 ο 5 5 5 5 ο
ドーパント
発光層
緑色
子 6 6 6 6
ドーパント
発光調整層 、 ハ、 無 '"、 /"、 構
ホスト 2 2 2 2 青色
青色
造 発光層 3 3 3 3
ドーパント
ホール輸送層 4 4 4 4 ホール注入層 7 7 7 7 陽極 ITO ITO ITO ITO 基板 ガラス ガラス ガラス ガラス
X 0.33 0.31 0.32 0.32 評 色座標
y 0.55 0.34 0.55 0.34 価
発光効率 (ImZW) 4.2 5.3 4.4 5.5 結
素子寿命（hr) 182 221 112 144 果
色度変化 0.011 0.013 0.013
表 4〜6から分かるように、 実施例の有機電界発光素子では、 発光色の色度座 標はいずれも優れた白色度を示した。 これに対して比較例の有機電界発光素子で は、 色度座標のうち特に y座標の値が大きく、 白色度が優れなかった。
また、 実施例の有機電界発光素子においては、 比較例の有機電界発光素子に比 較して、 発光効率及び素子寿命が大幅に向上した。
従って、 実施例の有機電界発光素子においては、 その陽極側から赤色発光層 （赤 色発光ドーパント及び緑色発光ドーパントを含む）、青色発光層（青色ドーパント を含む） を順に設けることにより、 優れた白色度が得られ、 同時に高い発光効率 及び長い素子寿命も得られることが分かった。
Claims
1 . 陽極上に少なくとも発光層、 電子注入輸送層及び陰極が順次設けられた有 機電界発光素子であって、
電子注入輸送層と発光層との間に、 電子輸送性を備え、 かつ、 前記電子注入輸 送層よりもホール輸送性が高い非発光層が設けられたことを特徴とする有機電界 発光素子。
2 · 請求項 1記載の有機電界発光素子において、
前記非発光層は、 電子輸送性がホール輸送性よりも高いことを特徴とする有機 電界発光素子。
3 . 請求項 1又は 2に記載の有機電界発光素子において、
前記非発光層は、 電子輸送性を備え、 かつ、 前記電子注入輸送層よりもホール 輸送性が高い材料を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
4 . 請求項 1又は 2に記載の有機電界発光素子において、
前記非発光層は、 電子輸送性を備えた一又は複数の電子輸送性材料と、 前記電 子注入輸送層よりも高いホール輸送性を備えた一又は複数のホール輸送性材料と を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
5 . 請求項 4記載の有機電界発光素子において、
前記電子輸送性材料の少なくとも一つの材料は、 前記電子注入輸送層に含有さ れる材料の少なくとも一つと同じ材料であることを特徴とする有機電界発光素子
6 . 請求項 4又は 5に記載の有機電界発光素子において、
前記ホール輸送性材料の少なくとも一つの材料は、 前記発光層に含有される材 料の少なくとも一つと同じ材料であることを特徴とする有機電界発光素子。
7 . 請求項 4から 6のいずれか 1項に記載の有機電界発光素子において、 前記電子輸送性材料の電子輸送性は、 前記ホール輸送性材料のホール輸送性よ りも高いことを特徴とする有機電界発光素子。
8 . 請求項 1から 7のいずれか 1項に記載の有機電界発光素子において、 前記発光層はホール輸送性が電子輸送性よりも高いことを特徴とする有機電界
発光素子。
9 . 陽極上に少なくとも有機発光層及び陰極が順次設けられた有機電界発光素 子であって、
前記有機発光層は、 陽極側から赤色発光層及び青色発光層が順次設けられてな り、 かつ、 赤色発光層は、 少なくとも一つの緑色発光ド一パントを含有すること を特徴とする有機電界発光素子。
1 0 . 請求項 9に記載の有機電界発光素子であって、
その発光スぺクトルが、 4 4 0 nm以上 4 9 0 nm以下、 5 1 0 nm以上 5 5 O nm以下、 および 5 8 0 nm以上 6 8 0 nm以下の領域に極大点を有すること を特徴とする有機電界発光素子。
1 1 . 請求項 9または請求項 1 0に記載の有機電界発光素子において、 前記赤色発光層と前記青色発光層との間に、 発光調整層が設けられていること を特徴とする有機電界発光素子。
1 2 . 請求項 9から 1 1のいずれか 1項に記載の有機電界発光素子において、 前記青色発光層の膜厚は、 前記赤色発光層の膜厚よりも厚いことを特徴とする 有機電界発光素子。
1 3 . 請求項 9から 1 2のいずれか 1項に記載の有機電界発光素子において、 前記赤色発光層は、 少なくとも一つの赤色発光ドーパントを含有することを特 徴とする有機電界発光素子。
1 4 . 請求項 9から 1 3のいずれか 1項に記載の有機電界発光素子において、 前記赤色発光層のホール移動度は、 前記青色発光層のホール移動度よりも高い ことを特徴とする有機電界発光素子。
1 5 . 請求項 9から 1 4のいずれか 1項に記載の有機電界発光素子において、 前記青色発光層は、 ピレン類、 ペリレン類、 アントラセン類、 ベンゾォキサゾ ール類、 ジスチリルァミン誘導体、 ペンゾチアゾ一ル類、 ペンゾイミダゾ一ル類 、 クリセン類、 フェナントレン類、 ジスチリルペンゼン類及びテトラァリールプ 夕ジェン類からなる群より選択される少なくとも一つの青色ドーパントと、 スチルベン類、 力ルバゾール誘導体、 ジスチリルァリ一レン類、 トリァリ一ル アミン類、 アルミニウムビス （2—メチルー 8 —キノリノラート） （p—フエニル
フエノラート） 及び 4 , 4 5 —ビス （2， 2—ジァリールビニル） ビフエ二ル類 からなる群より選択される少なくとも一つのバイポーラ性ホスト材料と を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
1 6 . 請求項 9から 1 5のいずれか 1項に記載の有機電界発光素子において、 前記緑色発光ドーパントは、 クマリン誘導体及びキナクリ ドン誘導体からなる 群より選択される少なくとも一つであることを特徴とする有機電界発光素子。
1 7 . 請求項 1から 1 6のいずれか 1項に記載の有機電界発光素子と、 該有機電界発光素子の発光スぺクトルの一部を吸収するする少なくとも一種類の フィル夕とを備えたカラー表示装置。
1 8 . 前記有機電界発光素子の発光領域は、 前記フィル夕の透過領域内にある 請求項 1 7に記載のカラー表示装置。
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